探究包鋼大型高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷與改進(jìn)措施

李鵬林

（南京韜恒工業(yè)科技有限公司， 江蘇 南京 211102）

自20世紀(jì)60年起我國高爐開始噴吹煤粉，迄今為止已經(jīng)有50多年的發(fā)展歷程。有資料記載，2013年我國高爐年噴煤總量約為1億t左右，高爐噴煤制粉用的磨機(jī)樣式與尺寸基本上和火力發(fā)電廠相同[1]。伴隨著科技發(fā)展與設(shè)備功能的改進(jìn)，以制粉噴吹為一體的直接噴吹結(jié)構(gòu)在高爐設(shè)備制造領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)所具備的功能迎合了高爐75～92t/h的噴煤需求，和傳統(tǒng)噴吹工藝相比，其規(guī)避了熱風(fēng)層流造成的缺陷，并體現(xiàn)出噴吹準(zhǔn)確、操作過程簡易與智能化水平高等優(yōu)勢。

1 噴煤工藝程序概述

包鋼稀土鋼煉鐵廠在生產(chǎn)運(yùn)營過程中，引進(jìn)了1座4 100 m3大型高爐噴煤系統(tǒng)，該系統(tǒng)在2012年被初步建設(shè)，坐落在6號高爐西北處。制粉系統(tǒng)囊括了4個系列，規(guī)劃臺每小時的生產(chǎn)量為65 t/h，每兩個系列與1座高爐相對應(yīng)。構(gòu)成系統(tǒng)的主要設(shè)備設(shè)施以原煤倉、HPS1103型中速磨、排煤風(fēng)機(jī)、倉頂除塵器等為主。該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中主要應(yīng)用三罐并聯(lián)、單管路聯(lián)合三分配器、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)精準(zhǔn)投放煤料的聯(lián)動運(yùn)行模式[2]。為強(qiáng)化高爐封口噴煤過程的勻稱性，支管應(yīng)用了等間距的設(shè)計(jì)形式，每根支管上均設(shè)有具有檢查支管是否阻塞的裝置。噴煤工藝程序圖見圖1。

圖1 噴煤工藝程序簡圖

2 噴煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷

2.1 調(diào)節(jié)閥頻繁燒損

該噴煤加熱爐應(yīng)用的加熱爐類型為臥式筒型，筒狀前半、后部分的結(jié)構(gòu)分別為燃燒室與混風(fēng)室，前者內(nèi)安設(shè)燒嘴、點(diǎn)火檢修爐門等設(shè)施；后者的結(jié)合部安設(shè)了混風(fēng)設(shè)施，其功能是將一定量的熱風(fēng)爐廢氣整合至加熱爐煙氣內(nèi)，實(shí)質(zhì)上就是整合一定量的制粉系統(tǒng)尾氣，其采用旋切攪混的混風(fēng)法，且混風(fēng)效果相對較理想。

加熱爐燒嘴上安設(shè)的焦?fàn)t煤氣助燃風(fēng)管道與高爐煤氣助燃風(fēng)管道在水平方向保持一致，與水平地面間距均為500 mm，管道上部均安設(shè)兩道調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥與對點(diǎn)火爐門兩者處于相對獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。在生產(chǎn)作業(yè)早期，加熱爐遇到制粉系統(tǒng)在短時間內(nèi)停運(yùn)，或在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)節(jié)缺乏時效性，加熱爐爐膛出現(xiàn)反正壓的情況時，火焰就會順沿爐門朝外部反向流動，2個調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)快速燒損與破壞通常是最后結(jié)局，在后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)中，系統(tǒng)中又有5個調(diào)節(jié)閥被燒損。因?yàn)橹硷L(fēng)管道裝置和水平地面間距較小，若生產(chǎn)過程中有突發(fā)狀況時，很可能使行走的人摔倒，進(jìn)而誘發(fā)較為嚴(yán)重的安全事故[3]。

結(jié)合系統(tǒng)該種設(shè)計(jì)缺陷，擬定整改助燃風(fēng)管道的所處方位，現(xiàn)決定將助燃風(fēng)管道安設(shè)在4.1 m平臺上，問題相繼被處理。

2.2 倉頂除塵器的設(shè)計(jì)缺陷

2.2.1 泄爆裝置選型不合適

1）該座4 100 m3高爐的制噴系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)作所在廠房中，還有一個小型高爐設(shè)備，兩者不管是在設(shè)備所處位置與操作運(yùn)行狀態(tài)均處于相對獨(dú)立狀態(tài)。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)踐中，存在因?yàn)樵O(shè)備設(shè)施檢修或其他誘發(fā)因素導(dǎo)致煤粉供應(yīng)量不充足的問題。處理措施為決定在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中加設(shè)倒粉設(shè)施。

2）噴吹系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行過程中，在應(yīng)用倒粉設(shè)施進(jìn)行自體循環(huán)調(diào)試過程中，倉頂除塵器的重錘式泄爆孔中有大量煤粉泄露，同時導(dǎo)致倉頂除塵器中布袋結(jié)構(gòu)完整性損壞。處理措施：技術(shù)人員早期應(yīng)用增設(shè)重錘式泄爆設(shè)施方法后，煤粉泄露現(xiàn)象有所局部改善，繼而有應(yīng)用強(qiáng)化重錘式泄爆設(shè)施方位穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)——翻板，煤粉泄露問題盡管得到有效處理，但卻衍生出較大的安全隱患問題。最后在維持原設(shè)計(jì)思想理念的引導(dǎo)下，用防爆膜式泄爆設(shè)施將重錘式泄爆設(shè)施取而代之，進(jìn)而維持噴煤生產(chǎn)作業(yè)的常態(tài)性與安全性[4]。

2.2.2 排氣不暢造成倉體變形

問題：倉頂除塵器坐落在煤粉倉頂蓋位置，其下端和煤粉倉存在連通關(guān)系，銜接位置安設(shè)有規(guī)格為50 mm×50 mm的柵格。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，，倉頂除塵器的功能是采集噴吹罐泄壓過程中攜帶的煤粉。因?yàn)橄到y(tǒng)中倉頂除塵器排風(fēng)風(fēng)道橫截截面積相對窄小，經(jīng)由布袋過濾后的風(fēng)無法快速排放至大氣環(huán)境中，造成倉頂除塵器倉形體發(fā)生明顯改變，煤粉倉上蓋嚴(yán)重凸起。在對設(shè)備運(yùn)行性能的某次檢修作業(yè)中，因?yàn)閲姶倒扌箟含F(xiàn)象極為顯著，造成煤粉倉上蓋與側(cè)壁完整性破壞的安全生產(chǎn)作業(yè)問題。在高爐生產(chǎn)作業(yè)中，噴吹罐進(jìn)行的是循環(huán)作業(yè)，在噴吹工序結(jié)束后均會泄壓，均會造成倉頂除塵器側(cè)壁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定膨脹，倉形體快速變形[5]。

處理措施：擬定在系統(tǒng)操作過程中管控噴吹罐放散閥的張開度，進(jìn)而減輕由整體開放散閥導(dǎo)致大量氣體集中對倉頂除塵器產(chǎn)生沖擊的嚴(yán)重性。并規(guī)劃給倉頂除塵器增設(shè)一條排風(fēng)管道，同時使用槽鋼去強(qiáng)化倉頂除塵器側(cè)壁方位的穩(wěn)定性。因?yàn)楦郀t已停運(yùn)，不能參與正常的生產(chǎn)作業(yè)活動，故此應(yīng)把限流孔板增設(shè)在噴吹罐的放散管道上，適度拖延放散時間，用放散調(diào)節(jié)閥張開度的形式緩慢啟動的方法。經(jīng)由數(shù)次試運(yùn)后，系統(tǒng)噴吹罐泄壓時對倉頂除塵器產(chǎn)生的沖擊程度有所降低。運(yùn)行一段時間后，把該方法整合至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)?；蚶孟钡臅r機(jī)，對倉頂除塵施以加固措施，并加設(shè)了一條排風(fēng)管道。倉頂除塵器在運(yùn)行過程中再無形體改變問題出現(xiàn)。

2.3 噴吹罐加壓組件缺陷

2.3.1 過濾網(wǎng)缺陷

問題：該高爐系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有三個噴吹罐，每個噴吹罐上附有44套加壓組件。在運(yùn)行半年后，設(shè)備常規(guī)檢修作業(yè)中發(fā)現(xiàn)煤粉噴吹罐加壓組件過濾網(wǎng)的局部結(jié)構(gòu)發(fā)生磨漏現(xiàn)象，這部分加壓組件多處于噴吹罐的上半部分。并且檢查結(jié)果提示加壓組件過濾網(wǎng)邊界由于點(diǎn)焊、過濾網(wǎng)與=和加壓組件壁間存在一定縫隙，對煤粉流動方向造成影響，在煤粉作用下加壓組件壁被磨漏，噴吹罐也有溝產(chǎn)生。

處理措施：可應(yīng)用高爐系統(tǒng)休風(fēng)時機(jī)，拆除全部加壓組件，對過濾網(wǎng)磨損的部分實(shí)施貼板修復(fù)，對過去點(diǎn)焊的過濾網(wǎng)和側(cè)壁給予滿焊處理，進(jìn)而處理了由煤粉變線沖刷罐壁的問題。

2.3.2 逆止閥及軟連接破損

問題1：該系統(tǒng)在2016年3月份中旬對噴煤系統(tǒng)開展了半焦試驗(yàn)，因?yàn)榘虢沟墓┴泦挝豢蛇x擇性眾多，故此設(shè)施質(zhì)量存在明顯差異，甚至存在一定質(zhì)量問題，對設(shè)備結(jié)構(gòu)完整性造成較為嚴(yán)重的影響，原來到了使用年限的加壓組件，由于過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生破損，就會導(dǎo)致煤粉被整合至加壓管道沖刷加壓組件彎頭和逆止閥內(nèi)[6]。

問題2：噴吹罐加壓屬于間歇式加壓的類型，當(dāng)罐壓加壓指標(biāo)達(dá)到某一層次時終止加壓，此時罐壓壓力值明顯高于加壓管道，噴吹罐中的煤粉經(jīng)由存在縫隙的逆止閥、或彈簧不能恢復(fù)原位的逆止閥而持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過軟連接整合至加壓管網(wǎng)。再加壓工作啟動時，加壓管網(wǎng)中的氣體攜帶回流煤粉對全部逆止閥進(jìn)行沖刷，進(jìn)而導(dǎo)致逆止閥在短時間內(nèi)大規(guī)模破損，軟管承受的壓力增加，彎頭磨損與泄漏現(xiàn)象也會嚴(yán)重化，造成大量煤粉在廠房中停滯不能順利排放，為廠房中的生產(chǎn)作業(yè)帶來巨大安全隱患。

處理措施：設(shè)備檢修人員經(jīng)過數(shù)次拆卸噴吹罐上的逆止閥操作后，發(fā)現(xiàn)噴吹罐上端集中于7.5 m平臺上兩環(huán)16套逆止閥會經(jīng)常性破損且程度較為嚴(yán)重，大部分磨漏點(diǎn)也匯集在兩環(huán)處，噴吹罐下端處于零米以下的28個逆止閥基本完好如初。此外，在處理過程中還發(fā)現(xiàn)零米以上的28個加壓組件中70%已經(jīng)堵塞，但對噴吹罐的正常噴吹作業(yè)過程造成明顯干擾。經(jīng)精密測算后，擬定封堵噴吹罐下半三環(huán)28套加壓組件，上部兩環(huán)16套加壓組件的逆止閥整體行換新處理。再次投入生產(chǎn)作業(yè)后，噴吹罐的加壓速度、精度均得到保證，完全迎合了廠房生產(chǎn)需求。

3 結(jié)語

包鋼稀土鋼煉鐵廠噴煤系統(tǒng)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，采用了邊生產(chǎn)邊改造的技術(shù)原則，加強(qiáng)對噴吹罐封堵部分加壓組件相關(guān)設(shè)備工藝的改造作業(yè)，以不斷協(xié)助廠房降低設(shè)備運(yùn)行成本。