天鐵高爐混噴技術(shù)實(shí)踐

賀大鵬（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠,河北涉縣056404）

天鐵高爐混噴技術(shù)實(shí)踐

賀大鵬（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠,河北涉縣056404）

天鐵高爐在煤比達(dá)到150kg/t后，由于一直采用單一煤種無煙煤噴吹，煤比無法進(jìn)一步提高。2009年進(jìn)行了高爐混噴工藝改造，通過攻關(guān)實(shí)踐，煤比已達(dá)到170kg/t以上，收到了節(jié)能降耗的目的。

高爐噴煤煤比工藝優(yōu)化

1 前言

天鐵集團(tuán)煉鐵廠老區(qū)現(xiàn)有五座高爐，其中700 m3四座，380 m3一座。高爐噴煤系統(tǒng)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(chǎn)以來，依托山西優(yōu)質(zhì)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(dá)到了100kg/t.Fe，創(chuàng)全國同類行業(yè)先進(jìn)水平。隨著高爐噴煤技術(shù)的提高，天鐵集團(tuán)對噴煤系統(tǒng)的原有制粉設(shè)備進(jìn)行了工藝優(yōu)化，并進(jìn)行了濃相噴吹的實(shí)驗(yàn)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(tǒng)短工藝和噴吹系統(tǒng)雙系列噴吹工藝改造，煤比達(dá)到150kg/t.Fe。但是，在單一無煙煤噴吹的情況下，要進(jìn)一步提高煤比已非常困難，因此，2009年天鐵集團(tuán)對噴吹工藝做了進(jìn)一步改進(jìn)，采用煙煤和無煙煤混噴工藝，取得了較好效果，煤比達(dá)到了170kg/t.Fe以上。

2 高爐混噴技術(shù)改造

2.1 混噴工藝設(shè)計

（1）噴煤設(shè)備能力按煤比220kg/t.Fe設(shè)計。

（2）噴吹煤種為無煙煤、煙煤，煤粉揮發(fā)分達(dá)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(jī)采用立式中速磨煤機(jī)，一級布袋收粉工藝。

（5）引用高爐的熱風(fēng)爐廢氣作為磨機(jī)的干燥和惰化介質(zhì)。

（6）輸粉系統(tǒng)采用噴吹罐底部流化，上出料濃相輸送，補(bǔ)氣調(diào)節(jié)，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(shù)改造

2.2.1 原煤貯運(yùn)系統(tǒng)改造

原煤由火車和汽車進(jìn)廠至干煤棚，無煙煤和煙煤分開堆存放，干煤棚內(nèi)設(shè)置了三個配煤斗。供煤時，通過干煤棚內(nèi)抓斗橋式起重機(jī)將不同品種的煤放入不同的受料斗，根據(jù)配料比例，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)定量配煤裝置的給料量，達(dá)到配煤效果。經(jīng)過配料的原煤進(jìn)入上煤膠帶輸送機(jī)及儲煤倉頂?shù)膸捷斔蜋C(jī)，送至儲煤倉完成供煤作業(yè)。

2.2.2 干燥氣系統(tǒng)改造

干燥氣由熱風(fēng)爐廢氣和高溫?zé)煔饨M成。從1#~2#高爐熱風(fēng)爐煙道引一根廢煙氣管供應(yīng)1#制粉系列生產(chǎn)，從3#~4#高爐熱風(fēng)爐煙道引一根廢煙氣管供應(yīng)2#制粉系列生產(chǎn)。

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

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

（3）當(dāng)熱風(fēng)爐廢氣溫度過低，或高爐的熱風(fēng)爐廢氣無法引出時，可啟動干燥氣發(fā)生爐，使燃料燃燒產(chǎn)生的高溫廢氣與部分熱風(fēng)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(tǒng)改造

采用中速磨負(fù)壓制粉加一級布袋收粉工藝。干燥氣體從磨煤機(jī)進(jìn)氣口進(jìn)入機(jī)體，煤粉顆粒被干燥氣烘干并攜帶上升，進(jìn)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(xì)度合格的煤粉經(jīng)排出口輸入煤粉管道后進(jìn)入煤粉收集系統(tǒng)。

2.2.4 收粉系統(tǒng)改造

從磨煤機(jī)排出的合格煤粉與氣體混合物經(jīng)管道進(jìn)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(fēng)機(jī)排入大氣。收粉器料斗中的煤粉經(jīng)振動篩落入煤粉倉。

2.2.5煤粉噴吹系統(tǒng)改造

高爐噴吹系統(tǒng)上接制粉系統(tǒng)的煤粉倉，每個煤粉倉下設(shè)6個26 m3噴吹罐，直接為五座高爐噴煤。兩個噴吹罐一組，經(jīng)輸煤總管，將煤粉輸送到對應(yīng)的高爐的分配器，經(jīng)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?dú)馐怯糜趪姶倒に嚨某鋲?、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(tǒng)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(jī)故障時的應(yīng)急操作。

3 混噴設(shè)備的投產(chǎn)

3.1 混噴參數(shù)的確定

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

表1 高爐混噴煤粉質(zhì)量/%

為保證混噴投產(chǎn)的成功，首先從距離最遠(yuǎn)的5#高爐開始，5#高爐距制粉800多米，由于管線長、阻損大，經(jīng)反復(fù)調(diào)整后，確定出噴吹操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離試噴成功。隨后，1#～4#高爐相繼投產(chǎn)，2010年1月28日老噴煤系統(tǒng)正式停止運(yùn)行?；靽姴僮鲄?shù)見表2。

表2 混噴操作參數(shù)

3.2 混噴工藝規(guī)程的確定

混噴工藝采用集中制粉直接噴吹技術(shù)，噴吹操作由高爐遠(yuǎn)程控制。為保證高爐正常噴煤，防止發(fā)生意外停煤，仍保持老噴煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并制定了新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的操作規(guī)程，提前組織噴煤工和高爐工長學(xué)習(xí)，并做好停煤等各種事故的預(yù)防和演練。因?yàn)榇胧┑卯?dāng)，基本上實(shí)現(xiàn)了新老系統(tǒng)的互相替補(bǔ)，保證了高爐正常生產(chǎn)。

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(fā)展。為此從下部應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，國內(nèi)噴煤比較高的武鋼在這方面有很好的經(jīng)驗(yàn)。從上部裝料制度，增加中間環(huán)帶和邊緣的礦焦比，增加中心加焦量，來實(shí)現(xiàn)發(fā)展中心氣流。

天鐵的爐料結(jié)構(gòu)是堿性燒結(jié)礦加酸性燒結(jié)礦配加塊礦和少量球團(tuán)，入爐料結(jié)構(gòu)和質(zhì)量很難有較大突破，只有通過加強(qiáng)篩分管理，減少粉末入爐來實(shí)現(xiàn)原料質(zhì)量改善。

在高爐實(shí)現(xiàn)大煤比情況下，焦炭質(zhì)量顯得尤為重要。為了保證焦炭的骨架作用，應(yīng)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(kuò)大，為此必須保證焦炭質(zhì)量得到提高，尤其是焦炭熱性能提高。因新區(qū)大焦?fàn)t投產(chǎn)，外購焦減少，增加自產(chǎn)焦炭量，而且新區(qū)大焦?fàn)t焦炭質(zhì)量明顯好于老區(qū)焦炭，為提高煤比創(chuàng)造了較好條件。表3為天鐵高爐使用焦炭質(zhì)量，本廠焦炭基本能滿足大煤比要求。

表3 高爐用焦炭質(zhì)量/%

4.2 其它技術(shù)措施

4.2.1 提高風(fēng)溫

熱風(fēng)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(fēng)爐操作工進(jìn)行考核，改進(jìn)燒爐方法，提高責(zé)任心，精心燒爐，對使用較高風(fēng)溫的班組進(jìn)行獎勵。

4.2.2 進(jìn)行富氧鼓風(fēng)

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(fēng)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(guī)定，避免因互相搶氧造成壓力低而停氧，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)富氧。

4.2.3 出凈渣鐵

及時出凈渣鐵，減少憋風(fēng)現(xiàn)象，一方面利于高爐接受風(fēng)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(tǒng)斷開，改為混噴系統(tǒng)，同時煉鐵廠制定攻關(guān)方案和激勵機(jī)制，煤比提高到了160kg/t以上，個別高爐已達(dá)到180 kg/t以上，焦比和綜合焦比下降，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。尤其是當(dāng)前焦炭嚴(yán)重不足，因煤比提高減少外購焦炭的數(shù)量，焦炭質(zhì)量提高，滿足了高爐穩(wěn)定順行的需要。表4為混噴前后的主要技術(shù)指標(biāo)。

表4 混噴前后的主要技術(shù)指標(biāo)

目前條件下，煤比達(dá)到170kg/t后高爐還沒有出現(xiàn)影響爐況順行的情況，風(fēng)口沒有因煤量大而出現(xiàn)磨壞的情況，從風(fēng)口看也沒有出現(xiàn)結(jié)焦和堵槍現(xiàn)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(biāo)。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(shù)據(jù)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(jìn)一步研究和觀察。

6 結(jié)論

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

6.2 下一步煤比將會繼續(xù)提高，但是根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該注意解決以下問題。

6.2.1 當(dāng)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(qū)分對待，尤其提高到180kg/t以上時，要根據(jù)各高爐情況，風(fēng)溫在1 150℃以上，富氧率在3%以上的，可以繼續(xù)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(qiáng)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(zé)編趙實(shí)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(yè)于北京科技大學(xué)鋼鐵冶煉專業(yè)，多年來一直從事高爐冶煉技術(shù)和管理工作，目前在天鐵集團(tuán)煉鐵廠生產(chǎn)技術(shù)部主管生產(chǎn)技術(shù)和原燃料質(zhì)量工作。