邯宝公司炼铁厂高炉煤粉喷吹技术的分析

【摘要】近年来随着钢铁行业的高速发展，矿石资源和焦炭资源日趋紧张，节能降耗已经成为钢铁行业刻不容缓的重大课题，而高炉煤粉喷吹系统在高炉生产过程中已成为节焦和改进冶炼工艺最有效的措施之一，本文结合实际工程介绍了邯宝公司炼铁厂高炉煤粉喷吹技术，并分析了喷煤工艺的发展趋势。

【关键词】炼铁厂；高炉；混合煤粉喷吹技术；发展

1　项目概况

2010年邯宝公司炼铁厂两座高炉生产趋于稳定，高炉的喷煤比逐步提高。随着炼铁行业的利润逐步萎缩，降低高炉工序能耗迫在眉睫。由于西区炼铁厂两座高炉混合煤粉的制备和喷吹因操作水平低、设备工艺存在一些缺陷，为保安全运行，烟煤的配比一直在30％左右，直到2010年6月份烟煤配比达到40％，为进一步降低高炉炼铁成本，我们通过一系列的研究、完善操作制度和设备改造等多项措施，开发出了高挥发分混合煤粉喷吹技术，不但满足了高炉要求，同时使烟煤配比提高到了50％以上，大大降低了单位喷吹煤粉的成本，为高炉稳定生产、降低工序能耗提供了有力的支持。

2　详细科学技术内容

高炉喷吹用煤粉一般为无烟煤或无烟煤与烟煤的混合煤。由于无烟煤挥发分较低，没有爆炸性，出于安全性考虑，最早的高炉喷吹煤粉只使用无烟煤。但是无烟煤也存在着燃烧性能差，置换比低，采购费用较高等缺点；而烟煤具有高挥发分，高爆炸性，但燃烧性能好，置换比较高，采购费用较低等优点，通过实验室实验证明，如果两者按照一定比例混合，不仅可以降低烟煤的爆炸性，提高煤粉的燃烧性能，而且还可以极大限度的降低混合煤粉的成本，降低焦比。

自2008年高炉投入生产开始，运行车间就致力于混合煤粉的制备、喷吹的生产实践和研究工作。在2010年1月份，高炉喷吹混合煤粉的烟煤配比只有20％，挥发分基本在15％左右。混合煤粉的单位成本较高，喷入高炉的煤粉置换比较低，高炉焦比达380Kg／t铁以上，导致炼铁厂的成本较高。

为进一步降低高炉焦比，降低炼铁成本，运行车间决定利用多年的生产经验，结合扎实的专业理论知识，进一步的提高烟煤配比，使混合煤粉的挥发分达到23％±1％，从而降低原煤成本，改善煤粉在高炉风口前的燃烧性能，降低高炉焦比。

根据各煤种的实验数据，我们提出了进一步提高烟煤配比的具体方案，先后改进和完善了工艺设备，精心调整和优化了控制参数，确保了制粉和喷吹的安全，因而烟煤配比由40％提高到50％以上，其煤粉挥发份稳定在23％左右，因而降低了煤粉的单位成本，促进了煤粉在高炉风口前的燃烧效率，改善了高炉炉况。

喷吹高挥发分混合煤粉是一项系统工程，主要在于过程控制，我们主要从以下几个方面采取措施：

2.1　严把进场原煤质量关

通过与质检部密切合作，对进场原煤做到车车检验，车车检查，车间建立起进厂原煤台账，及时全面掌握进场原煤的厂家、矿点及性能成分。对新煤种或新矿点严格执行进场前提供煤种的理化性能指标，并且不定期的抽查各煤种的重要理化指标。原煤进场后，做好起垛、混匀、晾晒、烟煤倒垛，并且要求先进先吃，严格控制存放时间，防止自燃，以确保进场原煤的成分稳定和质量要求。

2.2　严格控制均匀配煤关

烟煤和无烟煤混合喷吹的关键是均匀配煤。均匀配煤是稳定煤粉成分和安全制粉的前提。我们通过对投产初期的配煤稳定性差的问题进行分析和总结，提出了对配煤系统的完善和改进方案，其主要有：

2.2.1　千方百计减少原煤水分，拒绝浮悬煤进场；

2.2.2　将受煤斗固定篦子改为震动型篦子，下煤坡度由50°改为65°，仓壁增设空气炮；

2.2.3　两个原煤仓配煤由分别设定改为烟煤跟踪无烟煤设定，并且纳入自动程序；致使配煤稳定，因而杜绝无烟煤因故断煤而烟煤继续上的不稳定、不安全问题；

2.2.4　对除渣机下煤不畅和堵塞进行改进和去除；

通过对以上措施的实施，堵仓、断煤现象基本消除，全自动配煤程序得以正常运行，配煤稳定性和均匀性大大提高，下图1是改进后的配煤跟踪曲线。

2.3　严把安全制粉关

由于原煤中有挥发份达39％左右的强爆炸性烟煤，为保证制粉安全，我们在总结以往事故经验教训基础上，借鉴兄弟厂家操作控制理念，结合本系统特点，系统的提出了我厂的操作方式、控制重点，确保了安全生产。其主要工作内容是：

2.3.1　修订和完善了岗位操作规程和生产技术规程，开展了职工岗位技术培训，提高了职工操作技能；

2.3.2　针对每个制粉系统特点，明确了具体操作参数，制定和投入了20项重要安全保护参数，只要其中任何一项出现超标，系统将自动转入紧急停机程序；另有两项指标出现超标，系统将自动充N2，以确保制粉安全；

2.3.3　对制粉程序进行优化，增设了三个自动调节程序，即烟气炉助燃风机空气流量按设定好的空燃比自动跟踪高炉煤气量，以保证高炉煤气充分燃烧；高炉煤气流量按设定好的磨机出口温度自动调节；废气引风机入口阀开度按磨机入口负压设定值自动调节；从而使制粉系统基本达到了自动调节，操作人员只需调节磨机给煤量一个参数即可，极大地提高了工人的劳动效率，减少人为事故。

2.3.4　对系统的重要部位增设了N2吹扫和设备改进，即改进了磨机的自循环系统，使其更合理，保证了启停磨时系统O2含量不超标；在磨机热风进口死角易积煤处增设自动吹扫N2；在布袋除尘器灰斗下降管上增设自动吹扫N2，以防积煤自燃。

2.4　实现自动、均匀、安全喷吹

将混合煤粉均匀的喷吹至高炉，使其在风口前充分燃烧，是增产节焦，稳定炉况的重要一环。喷吹系统投产初期，全部是手动操作，喷吹脉动较大，时常出现断煤减煤现象，对高炉炉况造成波动，影响高炉的稳定生产。

2010年9月，在我们积极努力下，在自动化部的协助下，喷吹程序进一步优化，实现了自动喷吹。同时由于喷吹系统工艺设备在设计上存在一些缺陷，无法实现均匀喷吹，主要表现是瞬时煤量波动幅度大，均匀性差；罐与罐之间互相干扰、波动；喷吹罐结构工艺不合理，设备故障率高；喷枪寿命短，部分操作参数不尽合理。

对此车间开展攻关，先后完成了喷吹罐改造；软联接改进；补气器改进和管道工艺改进；实施下部充压、增设反吹№、增加备用补气N2、改进煤枪和改进操作程序等数十项改进，其中有两项申报国家专利。通过一年多的改进完善，现已基本实现了均匀、安全喷吹。喷吹曲线如下图2：

通过一年的生产实践，我们能够安全制备和喷吹挥发分23％左右的混合煤粉，烟煤配比由40％提高到52％，煤粉的反应性提高了3个百分点，燃烧率提高了3个百分点，因而使煤粉在高炉风口前的燃烧性能得到改善，提高了煤焦置换比，降低了成本。

3　喷煤工艺的发展

3.1　高炉喷煤工艺

从制粉和喷吹设施相对关系来看，高炉喷煤工艺可分为间接喷吹和直接喷吹两种模式。

3.1.1　间接喷吹

间接喷吹工艺，是指煤粉制备系统和煤粉喷吹系统（高炉喷吹站）分开布置，通过罐车或仓式泵气力输送，将煤粉由制粉系统送至高炉喷吹站，再向高炉喷吹煤粉。这种模式亦称集中制粉，分散喷吹工艺。

优点是可充分发挥磨煤机生产能力，任一台磨煤机均可向任一喷吹站供粉，适合于旧厂改造新增制粉站远、高炉座数多的冶金企业。缺点是投资较高，动力消耗较大。

3.1.2　直接喷吹

直接喷吹工艺，是指煤粉制备系统与高炉喷吹站共建在一个厂房内，磨煤机制备的煤粉，通过煤粉仓下的喷吹罐组直接喷入高炉。这种模式亦叫集中制粉，集中喷吹工艺。

优点是取消了煤粉过渡输送系统，流程简化，投资省，能耗低。新建高炉大都采用这种工艺。该工艺尤其适用于单座高炉喷吹及多座高炉，但高炉距离喷煤主厂房不远的情况。

直接喷吹模式由于在投资和能耗上占有优势，已被广泛采用，成为今后喷煤工艺发展的主导模式。

3.2　喷吹罐组

喷吹罐组从布置形式上分为并罐和串罐两种。

3.2.1　并罐布置

并罐布置即两个（或三个）喷吹罐在同一水平标高上并列布置，一个罐喷煤、另一个罐备煤，互相转换。这种布置方式可降低喷吹设施高度，煤粉计量准确，有利于设备维护检查。并罐布置因能降低厂房高度、节省投资、方便设备维护、煤粉计量准确，正被广泛推广使用。

3.2.2　串罐布置

串罐布置即二个喷吹罐串联起来与地面垂直布置，下罐为喷煤罐、上罐为储煤罐。当下罐煤粉喷至规定的下限数量时，上罐开始用N2充压，开下钟阀向下罐卸煤，煤粉卸完后关下钟阀和均压阀。

然后，开上放散阀和上钟阀，向上罐装煤，如此循环工作，连续向高炉喷煤。这种布置方式喷吹设施高度较高，煤粉计量干扰较大，设备维护检查不太方便，投资比并罐高约20％-25％。两种布置方式比较如表1所示。

4　结语

国内的高炉煤粉喷吹技术并不逊色于国外技术，可通过提高检测、设备硬件水平，进行自主设计，以并列罐布置、单管路加分配器、浓相直接喷吹工艺相结合的方式，提高高炉煤粉喷吹技术。