八钢喷煤工艺优化及系统改进

胡滨

宝武集团八钢公司炼铁公司第二炼铁分厂 新疆乌鲁木齐 830022

摘　要：八钢高炉喷煤经过二十几年的发展,八钢的高炉喷煤工艺和技术已发展到较高的水平。八钢的高炉喷煤的平均煤比也取得很大进步。新上高炉都同步上了喷煤工艺,平均煤比也不断增加,2019年已日最高煤比达到144.7kg/t。本文首先分析了八钢喷煤技术的发展过程，接着探讨了八钢喷煤技术的应用。

关键词：高炉喷煤技术；发展；应用

经过二十几年的发展,八钢的高炉喷煤工艺和技术已发展到较高的水平。八钢的高炉喷煤在普及程度和平均煤比方面均取得很大进步。不仅所有高炉都上了喷煤,平均煤比也不断增加,2019年高炉日煤比最高已达到144.7kg/t。高炉已长期稳定在高煤比上运行。然而,就喷煤工艺的优化和系统的完善而言,八钢的高炉喷煤还存在着一些不足或缺陷。进行有针对性地改进将是实现喷煤稳定和更高煤比的必要工作。

     早期的八钢制粉系统基本是使用中速球磨机制粉,采用旋风除尘器+布袋收粉组合进行负压收粉,存在的问题是制粉效率和能力低,系统阻损高,另外布袋系统反吹效果差，易正压，容易在法兰联接及盖板处冒粉,污染严重。布袋反吹介质主要是烟气炉产生的热烟气兑空气,系统含氧量高，易发生煤粉自燃。加之安全检测和控制手段落后,在前期,只能大量配加无烟煤进行制粉。

    八钢早期的喷吹系统已采用并联罐系统，喷吹管路采用单管路加分配器。高炉容积小,布置分散,采取的是直接喷吹方式,即炼铁厂内建一个公共制粉站、喷吹站。即使如此,因设计参数的不合理,以及设备和控制系统的落后,使得喷吹系统计量和控制误差大、粉气混合不好,喷吹固气比低,而且喷枪易烧损,并经常磨坏风口。

    随着八钢新上大高炉对喷煤制粉能力和喷吹能力要求的提高,越来越多的辊式中速磨被用来替代产量低、噪音大、维护量大的球磨机。制粉系统也都采取了全负压操作,并采用了一次布袋收粉替代旋风+布袋的组合,使系统正压现象消除，环境大为改观。充分利用热风炉废气加氮气并对系统的气氛进行严格控制,将布袋收粉末端O2控制在6.5%以下，保证了即使在全烟煤制粉时的系统安全。

    在喷吹方面,采用了并联罐喷吹方式,双主管路（一送一备）+双分配器方式。系统的计量和控制精度得到显著改善。八钢根据高炉的容积、数量及位置,多采取制粉和喷吹在一起的直接喷吹布置。良好的粉气混合及喷枪等设备性能的改进进一步保证了喷吹的高效稳定,促进了喷煤比的提高。

    喷煤工艺经过数十年的发展,目前典型的工艺流程是：中速磨制粉-热风炉废气+烟气炉热烟气-大布袋收粉-并联罐-直接喷吹-单管喷吹+双分配器。

系统改进

1制粉系统

      原煤仓容积小的优点是节约投资,但缺点是上煤系统要经常起停,而且容易引起磨机因断煤而频繁停机。从维持系统的安全稳定运行角度出发,扩大原煤仓容积是有益的。新建系统的原煤仓容积应在满仓时满足磨机8h以上的连续制粉需求为宜。八钢处于北方地区，冬季时间长，气温较低。原煤仓外部采取了蒸汽伴热管加保温棉措施。冬季提高了原煤温度，较低了煤气消耗和提高了磨机出粉能力。

    煤粉的粒度调整是通过其设备本体自带的分离器进行的。分离器采用了静态和动态两种选择。鉴于高炉对煤粉粒度有较好的适应性,八钢设备选型时选择了静态分离器。通过调节分离器折向门角度，控制煤粉粒度。一般煤粉粒度控制在-200目在80%以上。其优点是简单可靠,无电力消耗,节约投资且维护量小。

    给煤机是控制磨机给煤量的重要设备。给煤机的种类有刮板式、螺旋式、及皮带式等。与前两者比较,称重皮带式给煤机具有给煤量控制准确、无机械磨损、密封好、动力消耗低、安全性能好等优点。前期投入生产后，停机过程中，因负压操作，磨机内积煤较多。后期将原煤仓插棒阀改为电液阀，停机时，先关闭电液阀，并且与制粉紧急停机程序连锁。

     烟气炉的能力应满足在主干燥介质(热风炉废气或自循环气)温度最低时的热量补充需要。为了保证运行安全,设置燃烧火捡控制,采取自动吹扫点火程序。

     采用大布袋收粉器已成为高炉喷煤的一个特点。大布袋使过滤速度降低,延长了布袋的使用寿命。布袋出口应设置了的温度、O2检测。严格控制尾气温度、O2量,以保障制粉系统安全。

     主排风机和高温引风机风量的设计能力均大于实际需要量,靠调节阀、切断阀进行风量的调节和快速有效切断。

    原煤中经常混有木块及塑料等杂物,经磨机后形成木纤维、碎片等杂物对喷吹影响较大。因此,在布袋下出口设置振动筛。筛孔的直径控制在5mm×5mm。筛子检查盖板的密封采用橡胶条密封,同时清除杂物便捷。并对筛网进行周期性更换，防止筛网破损，杂物进入煤粉仓，致使高炉分配器、煤枪频繁堵。

2喷吹系统

   随着喷吹煤比的不断提高,高炉要求喷煤持续稳定,以避免因停减煤变负荷对高炉运行带来的不利影响。因此,以往设计时要求煤粉仓的满仓煤量达到一个冶炼周期的原则已不适用,应当尽量扩大。八钢煤粉仓设计装粉能力在300t,在120kg/t煤比时可持续喷吹10h。煤粉仓设置了称重系统,以准确掌握仓内粉量。此外,还设置必要的氮气惰化系统和气氛监测系统,保证粉仓的O

2含量和CO含量在安全范围内。煤粉仓为保证下粉顺畅，在锥段和底部设计了流化装置。煤粉仓外部采用蒸汽伴热管加保温棉保温。温度控制在65~80℃，防止冷凝水析出。提高煤粉流动性。 

喷吹罐的结构形式主要有下出料和上出料两种。由于采取了锥段和罐底流化装置,使上出料的方式在粉气的混合效果和控制方面要好于下出料方式。喷吹罐的容积也应以大为好,其优点是倒罐时间长,有利于稳定喷吹；另外阀门动作次数减少,延长阀门的使用寿命。喷吹罐采用大小泄压阀加限流孔板解决了卸压磨管道和阀门问题。所有的喷吹罐放散水平管路连接，可为制粉系统检修提供安全保证。其中一个系列喷吹罐布置还采取了三罐并联式。该配置的优点是进一步提高了喷吹的可靠性,并可回收部分充压氮气。

    分配器的关键在于分配均匀性与压差之间的关系。喷吹管道采用了分段变径加助推器可使压差大大降低,并且保持分配的均匀性降低了管道磨损问题。分配器支管弯头采用内衬陶瓷的形式,提高了分配器支管使用寿命。防止支管频繁磨损，减少了环境污染和烧枪事故。

   喷吹管路的铺设应减少转直角弯。在转弯的地方,采用大的曲率半径,并采用耐磨弯管。要避免使用直角弯头或转弯盒来连接。喷煤的支管采用了自动测堵、吹扫装置,以便及时发现堵塞现象。

3系统安全

    喷煤系统的主要危险源是煤粉的爆炸或燃烧。发生爆炸或燃烧的3个条件是浓度、氧化剂(O2含量)及火源。在制粉系统中,磨机至布袋之间的粉气流股中煤粉浓度基本在爆炸浓度范围内(300～600g/m3)且不易控制。因此,在防止系统出现火源的基础上,防爆防燃烧的措施是控制系统的O2含量。试验研究表明,当降低系统O2含量时,煤粉的着火温度大幅提高,出现爆炸和燃烧的可能性显著下降。当控制布袋出口的O2的体积分数小于12%时,即消除了系统出现爆炸和燃烧的可能。通过推进制粉设备年修制，消除设备本体漏风点，将布袋出口O2控制在6.5%以下。优化制粉系统开机操作方式，系统O2控制在6.5%以下，进行开机操作。

设备本体长时间煤粉冲刷，本体局部磨损严重，造成设备漏风率上升。通过不断试验，在布袋灰斗、磨机内壳体易磨损、冲刷处安装陶瓷片和耐磨陶瓷料。减缓了设备磨损，降低设备系统漏风率，系统氧含量有所降低，设备寿命延长。

因为制粉是负压系统,要控制系统O2含量,首先需要降低系统设备的漏风率,主要是给煤机处,布袋和粉仓之间；其次是控制烟气炉的助燃空气比例,减少多余O2带入量,避免使用空气作为掺冷介质；第三是监测热风炉废气的O2含量,八钢喷煤从热风炉废气开始控制，控制在O2小于1.5%。布袋控制在6.5%以下。并且将氧含量在程序中设置了充氮连锁。

    积粉自燃是另一个需要重视的安全问题。当系统局部存在积粉时,煤粉与气氛中的O2进行氧化反应。这种缓慢氧化虽然进行得很慢,以致不易觉察,但是缓慢氧化放出的热量如不及时散失,就会越积越多,使温度逐渐升高,当达到它的着火点时,不经点火就会引起自发的燃烧,会使温度升高,达到自燃。因此,防止自燃的措施是消除系统的积粉点。原煤储运采用了周期循环倒坑、控制原煤粒基、和高S煤进场把控，防止了烟煤自燃。皮带输送和制粉系统采用定期用水冲洗，避免死角积粉存在。

参考文献：

无

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