鞍鋼高爐煤粉噴吹氮?dú)饣厥丈a(chǎn)實(shí)踐

王振東，何國(guó)強(qiáng)，馬克，王安嘉

(鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021)

鞍鋼高爐煤粉噴吹氮?dú)饣厥丈a(chǎn)實(shí)踐

王振東，何國(guó)強(qiáng)，馬克，王安嘉

(鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021)

為提高高爐煤粉噴吹氮?dú)饫寐剩瑴p少氮?dú)夥派?，進(jìn)一步降低煉鐵成本，鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠煤粉作業(yè)區(qū)利用三罐并列式氮?dú)饣厥諊姶倒に嚰夹g(shù)，結(jié)合自身工藝設(shè)備特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出多罐并聯(lián)式氮?dú)饣厥占夹g(shù)。實(shí)踐表明，該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，工藝容錯(cuò)性強(qiáng)，氮?dú)饣厥章矢哌_(dá)40%以上。

高爐；煤粉噴吹；氮?dú)?；回?/p>

隨著高爐高煤比、大噴煤量的生產(chǎn)需求，高效、穩(wěn)定、低消耗的噴煤技術(shù)已成為現(xiàn)代化噴煤技術(shù)的發(fā)展方向。氮?dú)庾鳛槊悍蹏姶倒に囍匾哪茉唇橘|(zhì)，在煤粉噴吹結(jié)束后，全部被放散，能源消耗十分嚴(yán)重。因此，國(guó)內(nèi)各大鋼廠均在回收、重復(fù)利用噴吹氮?dú)馍祥_(kāi)展工藝技術(shù)研發(fā)。如武鋼、沙鋼的煤粉工藝中主要的氮?dú)饣厥占夹g(shù)是采用3罐并列式單管路加分配器技術(shù)。此種技術(shù)能夠在單罐噴吹結(jié)束后將噴吹罐內(nèi)的一半氮?dú)饣厥罩恋却鋲旱膰姶倒迌?nèi)，以此節(jié)約大量氮?dú)?。但此種工藝需要在設(shè)計(jì)初期就將噴吹工藝設(shè)計(jì)為三罐并列式噴吹形式［1］，受初始設(shè)計(jì)影響大，因此很難被其他鋼鐵廠借鑒利用。鞍鋼利用均壓回收一半氮?dú)庠?，結(jié)合自身工藝特點(diǎn)，研發(fā)出多罐并列式氮?dú)饣厥展に?，目前已?shí)現(xiàn)單罐噴吹后可回收40%以上的氮?dú)饬?，?duì)降低煉鐵成本具有重要意義。

1　噴吹工藝現(xiàn)狀

鞍鋼二制粉負(fù)責(zé)為新4#高爐和新5#高爐兩座容積為2580 m3高爐噴吹煤粉，設(shè)計(jì)最大噴吹煤量為60 t/h，最大煤比為220 kg/t。單座高爐噴吹系統(tǒng)采用4罐并列雙主管加雙分配器的直接噴吹工藝，2個(gè)分配器分別對(duì)應(yīng)15根支管，所有支管采用等長(zhǎng)設(shè)計(jì)，配合阻損補(bǔ)償技術(shù)，確保爐前噴吹均勻。煤粉主管采用變徑技術(shù)和分級(jí)補(bǔ)氣技術(shù)，有效保證小時(shí)煤量。

噴吹罐采用上出料方式，單個(gè)噴吹罐有效容積為20 m3，最大裝載煤粉量為10 t，倒罐周期為12～25 min。噴吹罐充壓、補(bǔ)壓及流化均采用氮?dú)?，系統(tǒng)噴吹風(fēng)、吹掃風(fēng)采用壓縮空氣［2］。系統(tǒng)設(shè)計(jì)400 m3氮?dú)馇蚬?，避免管道氮?dú)鈮毫Σ▌?dòng)對(duì)噴吹產(chǎn)生影響。

整個(gè)噴吹流程采用人工—計(jì)算機(jī)操作，崗位根據(jù)高爐煤量需求，在0.6～0.9 MPa范圍調(diào)節(jié)噴吹壓力，并根據(jù)噴煤速度調(diào)節(jié)噴吹風(fēng)量，改變風(fēng)粉固氣比，以此完成準(zhǔn)確噴吹。噴吹系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

2　氮?dú)饣厥占夹g(shù)開(kāi)發(fā)

2.1氮?dú)饣厥展に囋O(shè)計(jì)

鞍鋼二制粉系統(tǒng)共有8個(gè)并列的噴吹罐組，其中4個(gè)負(fù)責(zé)為新4#高爐噴煤，另外4個(gè)為新5#高爐噴煤。根據(jù)此設(shè)備布局，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)氮?dú)饣厥占夹g(shù)。在每個(gè)噴吹罐至放散閥的管道上加裝分支管道，在分支管道上安裝一個(gè)切斷閥（如圖2中V-1閥），然后利用一根通用管道將8個(gè)切斷閥的出口管道聯(lián)通在一起，并且在新4#高爐與新5#高爐卸壓聯(lián)通管道中間加裝一個(gè)聯(lián)絡(luò)閥。此種設(shè)計(jì)方案相當(dāng)于將8個(gè)噴吹罐全部并聯(lián)起來(lái)，理論上每個(gè)噴吹罐都可以根據(jù)實(shí)際情況為其余7個(gè)罐組充壓。工藝改造設(shè)備材料統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　工藝改造設(shè)備材料統(tǒng)計(jì)

2.2氮?dú)饣厥展に嚰夹g(shù)特點(diǎn)

實(shí)際運(yùn)行中，通常情況下1#～4#罐組有2個(gè)罐組為新5#高爐噴煤，5#～8#罐組為新4#高爐噴煤。以1#罐為新5#高爐單系列噴煤，3#罐為新5#高爐雙系列噴煤，5#罐為新4#高爐單系列噴煤，7#罐組為新4#高爐雙系列噴煤為例，當(dāng)1#罐組噴煤結(jié)束后，就可以為4#、6#、8#罐組中的任何一個(gè)噴吹罐充壓，即該噴吹罐可以給除本系列外其余三個(gè)系列中任意一個(gè)等待充壓的噴吹罐充壓，而此3個(gè)等待充壓的噴吹罐的本質(zhì)相當(dāng)于三罐并列噴吹系統(tǒng)中的3個(gè)“第三個(gè)噴吹罐”，充分利用了設(shè)備布局，極大地提高了系統(tǒng)回收氮?dú)獾撵`活性。具體氮?dú)饣厥展に嚵鞒桃?jiàn)圖2。

3　氮?dú)饣厥占夹g(shù)應(yīng)用

3.1氮?dú)饣厥粘鋲涸瓌t

為了便于崗位操作以及充分回收剩余氮?dú)猓诨厥諊姶倒迌?nèi)氮?dú)鈺r(shí)采取“就近原則”，即卸壓時(shí)以本高爐系統(tǒng)內(nèi)噴吹罐為首選，如果本高爐內(nèi)沒(méi)有合適的充壓罐組，再打開(kāi)聯(lián)絡(luò)閥為另一個(gè)高爐系統(tǒng)噴吹罐組充壓。

3.2氮?dú)饣厥占夹g(shù)應(yīng)用方式

當(dāng)一個(gè)噴吹罐噴煤結(jié)束后，操作人員選擇合適的待充壓噴吹罐，先將該待充壓罐組對(duì)應(yīng)的卸壓切斷閥開(kāi)啟，然后開(kāi)啟待卸壓噴吹罐的卸壓切斷閥開(kāi)始充壓過(guò)程。當(dāng)2個(gè)罐組壓力基本持平后，先關(guān)閉待充壓噴吹罐的卸壓切斷閥，然后關(guān)閉待卸壓噴吹罐的卸壓切斷閥，再開(kāi)啟待充壓噴吹罐的充壓閥，將壓力充到設(shè)定值。與此同時(shí)，開(kāi)啟待卸壓噴吹罐的放散閥，剩余氮?dú)馔ㄟ^(guò)布袋放散至大氣中，完成整套氮?dú)饣厥樟鞒蹋獨(dú)饣厥展に噲D如圖3所示。

3.2.1單系統(tǒng)一對(duì)一回收方式

在各自的高爐噴吹系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)剩余氮?dú)饣厥眨品塾?個(gè)高爐噴吹系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)4個(gè)噴吹罐，有2個(gè)處于工作狀態(tài)，有2個(gè)處于等待狀態(tài)。當(dāng)其中1個(gè)罐噴吹結(jié)束后，將此噴吹罐內(nèi)的高壓氮?dú)狻熬徒毙秹旱酵郀t系統(tǒng)噴吹罐內(nèi)。實(shí)現(xiàn)氮?dú)饣厥蘸?，關(guān)閉相應(yīng)的卸壓切斷閥，然后再進(jìn)行正常噴吹操作。在一般情況下，此方式為首選，氣體回收距離較近，回收率較高，而且更便于操作人員作業(yè)。噴吹罐卸壓時(shí)壓降與時(shí)間變化關(guān)系如圖4所示。

3.2.2雙系統(tǒng)一對(duì)一回收方式

如果處于工作狀態(tài)的噴吹罐需要卸壓時(shí)，本高爐系統(tǒng)無(wú)等待充壓噴吹罐，而另一高爐系統(tǒng)噴吹罐有等待充壓噴吹罐，崗位可以開(kāi)啟2個(gè)高爐噴吹系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)閥門(mén)，然后開(kāi)啟需要充壓罐組的切斷閥進(jìn)行回收氮?dú)狻４厥盏獨(dú)馔戤吅?，先關(guān)閉充壓噴吹罐的切斷閥，再關(guān)閉兩個(gè)高爐噴吹系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)閥，最后關(guān)閉卸壓噴吹罐的切斷閥，完成整個(gè)氮?dú)饣厥者^(guò)程。

3.2.3雙系統(tǒng)二對(duì)二回收方式

如果系統(tǒng)中有2個(gè)噴吹罐需要卸壓，有2個(gè)噴吹罐處于等待充壓狀態(tài)，系統(tǒng)可以進(jìn)行2個(gè)噴吹罐同時(shí)放壓，用另2個(gè)噴吹罐同時(shí)進(jìn)行氮?dú)饣厥眨瑢?shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)二對(duì)二并行回收，進(jìn)一步節(jié)省氮?dú)饣厥諘r(shí)間。

4　系統(tǒng)運(yùn)行情況與效益計(jì)算

4.1系統(tǒng)運(yùn)行情況

該氮?dú)饣厥展に囎酝度胧褂弥两襁\(yùn)行情況良好，系統(tǒng)回收氮?dú)忪`活性高，容錯(cuò)性強(qiáng)，閥體動(dòng)作無(wú)卡阻，卸壓過(guò)程流暢。同時(shí)，由于工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，管線走向設(shè)計(jì)正確，涉及閥體較少，因而設(shè)備故障率極低。

4.2效益分析

二制粉單座高爐噴吹系統(tǒng)有4個(gè)噴吹罐，按高爐噴吹煤量40 t/h計(jì)算，噴吹罐壓力需設(shè)定為0.8 MPa，單個(gè)噴吹罐有效容積20 m3，每罐裝10 t煤，則每小時(shí)4個(gè)噴吹罐需各倒罐一次。本氮?dú)饣厥展に嚸看蔚构薰?jié)約一半充壓氮?dú)庥昧?，?shí)際回收過(guò)程中有氮?dú)鈸p耗，回收率約為40%，因而利用系數(shù)取0.85。因此，單座高爐每天節(jié)氮量為：

20×0.8×10×4×0.5×0.85×24=6 528 m3

二制粉對(duì)應(yīng)2座高爐，則二制粉全天節(jié)約氮?dú)饬考s為 13 000 m3。若氮?dú)鈫蝺r(jià)按0.3元/m3計(jì)算，則二制粉全天節(jié)約成本3 900元，全年節(jié)約成本140余萬(wàn)元，降本增效成果顯著。

5　結(jié)語(yǔ)

鞍鋼氮?dú)饣厥占夹g(shù)克服了噴吹工藝設(shè)計(jì)對(duì)氮?dú)饣厥占夹g(shù)的制約，在結(jié)合現(xiàn)有煤粉噴吹工藝設(shè)備基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的開(kāi)發(fā)了多罐組并聯(lián)氮?dú)饣厥展に?，極大地提高了系統(tǒng)卸壓的靈活性和容錯(cuò)性，實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行情況良好。未來(lái)利用高爐年修機(jī)會(huì)重新優(yōu)化管道走向，最大程度減少管道上的直角彎，并加大轉(zhuǎn)角處的管道厚度，以增強(qiáng)管道耐磨性，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。

［1］吉永業(yè),兌關(guān)鎮(zhèn).太鋼1800 m3高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行［J］.山西冶金，2009（5）：36-38.

［2］葉才彥.高爐噴煤濃相輸送技術(shù)的探討 ［J］.鋼鐵研究，1995，5（3）：7-12.

（編輯 賀英群）

Production Practice on Nitrogen Recover Technology Applied by Pulverized Coal Injection in Furnace Blast of Angang

Wang Zhendong，He Guoqiang，Ma Ke，Wang Anjia
（General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China）

In order to improve the operating factor of nitrogen in pulverized coal injection and reduce the diffusing amount of nitrogen to further cut down the cost of ironmaking,the nitrogen recovering technology by multiple-tank is developed based on three-tank-parallel-type injecting technology with nitrogen recovery at the pulverized coal operating region in General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.together with the characteristics of the process equipment.The operation practice shows that the recovering technology owns such features as the simplicity of operation,high running stability and good fault tolerance and as a result the recovery rate of nitrogen is as high as over 40%.

blast furnace;pulverized coal injection;nitrogen;recovery

TF54

A

1006-4613（2015）03-0039-04

王振東，助理工程師，2011年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)。

E-mail:dong27@126.com

2014-07-22