鞍鋼鲅魚圈煤粉系統(tǒng)氮?dú)鈨?yōu)化降本實(shí)踐

侯金龍，孫岳琦，胡紹磊

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部（以下簡(jiǎn)稱“鲅魚圈”）煤粉系統(tǒng)于2008年竣工投產(chǎn)，采用中速磨制粉工藝，其主要由原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、干燥氣制備系統(tǒng)以及供氣動(dòng)力系統(tǒng)5部分組成，年平均為鲅魚圈1#、2#高爐提供噴吹用煤粉100萬t，為高爐的穩(wěn)定順行提供了有利保障。氮?dú)馐泅阳~圈煤粉系統(tǒng)生產(chǎn)的必需介質(zhì)，在生產(chǎn)過程中氮?dú)庀牧看髸?huì)影響噴吹生產(chǎn)，造成生產(chǎn)成本升高，并形成安全隱患。2018年，鲅魚圈氮?dú)庀闹笜?biāo)波動(dòng)增大，氮?dú)庀牧烤痈卟幌隆榱私档亡阳~圈煤粉系統(tǒng)氮?dú)庀?，分析了影響氮?dú)庀牡囊蛩?，并提出了控制措施，?yīng)用后效果良好。

1 煤粉系統(tǒng)氮?dú)馐褂霉に?/h2>

煤粉制粉系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)的重大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，政府部門主要監(jiān)管對(duì)象之一。由于在制粉生產(chǎn)以及粉塵爆炸要素中，只有氧含量是唯一可控因素，也是粉塵爆炸條件中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此日常主要控制手段是控制系統(tǒng)氧含量。主要控制措施有兩種：一種是利用燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c高爐熱風(fēng)爐的低溫廢氣混合形成的較低溫、低氧的惰性氣體控制磨煤機(jī)入口的氧含量及對(duì)原煤進(jìn)行干燥。另一種是利用中、低壓氮?dú)鉃槟C(jī)、制粉收集系統(tǒng)及布袋脈沖提供惰性保護(hù)氣體，確保氧含量≤12%；利用噴吹系統(tǒng)所使用的高壓氮?dú)廨斔兔悍?，由于噴吹系統(tǒng)內(nèi)部的煤粉含量極大，基本不具備懸浮狀態(tài)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤粉爆炸極限的上限，因此，高壓氮?dú)庖园l(fā)揮煤粉輸送功能為主，氣體惰化為輔的效能。結(jié)合工藝特點(diǎn)在制粉噴吹系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)合理設(shè)置多個(gè)固定式氧氣報(bào)警儀，避免由于氮?dú)庑孤对斐裳矙z作業(yè)人員窒息事故，同時(shí)利用磨機(jī)入口、磨機(jī)出口、布袋箱出口氧分析儀，為系統(tǒng)高效安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。

鲅魚圈煤粉噴吹系統(tǒng)采用全氮?dú)鈬姶担獨(dú)庀牧看?，氮?dú)庀某杀臼敲悍凵a(chǎn)成本中的重要組成部分。煤粉系統(tǒng)氮?dú)馐褂霉に嚵鞒倘鐖D1所示。

圖1 煤粉系統(tǒng)氮?dú)馐褂霉に嚵鞒蘁ig.1 Process Flow of Nitrogen Utilization in Pulverized Coal System

由圖1看出，煤粉系統(tǒng)用氮?dú)夥譃榈蛪罕０灿玫獨(dú)猓?#、2#高爐煤槍環(huán)冷風(fēng)用高壓氮?dú)猓ǜ郀t煤粉分配器），高爐噴吹、倒罐沖壓用高壓氮?dú)?，煤粉布袋除塵用中壓氮?dú)獾?部分。其中，低壓保安氮?dú)庖徊糠止┙o磨機(jī)入口、磨機(jī)和磨機(jī)出口，一部分作為布袋箱保安氮?dú)?，還有一部分用于燃燒爐爐頂元件冷卻和管道吹掃。1#、2#高爐煤槍環(huán)冷風(fēng)用氮?dú)鈱儆诟邏旱獨(dú)?，一旦煤槍停煤，則開啟環(huán)冷風(fēng)對(duì)煤槍進(jìn)行冷卻，這部分氮?dú)庀牧枯^大。1#、2#高爐噴吹、倒罐沖壓用氮?dú)鈱儆诟邏旱獨(dú)猓饕▏姶倒逈_壓、底部和錐體流化、噴吹二次補(bǔ)氣風(fēng)，其中噴吹罐沖壓和二次補(bǔ)氣風(fēng)用量較大。煤粉布袋除塵用氮?dú)鈱儆?.5 MPa的中壓氮?dú)?，用?臺(tái)布袋箱和2臺(tái)倉(cāng)頂布袋的氮?dú)饷}沖。

2 存在問題

2016-2018 年氮?dú)庠孪牧孔兓鐖D2所示。

圖2 2016-2018年氮?dú)庠孪牧孔兓疐ig.2 Changes of Monthly Nitrogen Consumption from 2016 to 2018

由圖2可以看出，2018年鲅魚圈氮?dú)庀闹笜?biāo)波動(dòng)增大，氮?dú)庀牧烤痈卟幌隆?/p>

在生產(chǎn)過程中氮?dú)庀牧看髸?huì)帶來很多危害：①影響噴吹生產(chǎn)。保持穩(wěn)定的氮?dú)饪偣軌毫κ菄姶迪到y(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)的必要條件，正常氮?dú)饪偣軌毫υ?.4～1.5 MPa，生產(chǎn)中氮?dú)庀牧看?，將造成氮?dú)饪偣軌毫ο陆?，?dāng)?shù)獨(dú)饪偣軌毫档偷絿姶倒拊O(shè)定罐壓附近，煤粉噴吹無法繼續(xù)只能停煤，嚴(yán)重影響高爐的生產(chǎn)順行。②造成生產(chǎn)成本升高。在鲅魚圈所有工序中煤粉系統(tǒng)是氮?dú)庀牡拇髴?，氮?dú)庀氖敲悍凵a(chǎn)成本中的一個(gè)重要指標(biāo)，氮?dú)庀牧看髸?huì)導(dǎo)致煤粉生產(chǎn)成本升高。③形成安全隱患。煤粉區(qū)域有很多閥門由于年久失修存在外漏或內(nèi)漏現(xiàn)象，當(dāng)某區(qū)域出現(xiàn)氮?dú)獾男孤┎⒋罅烤奂?，易?dǎo)致人員氮?dú)庵舷⒒騻鍪鹿实陌l(fā)生。因此，需要采取措施控制氮?dú)庀牡纳摺?/p>

3 影響氮?dú)庀囊蛩丶翱刂拼胧?/h2>

3.1 低壓保安用氮?dú)?/h3>

低壓保安氮?dú)庵饕饔檬强刂颇C(jī)、布袋箱等部位的氧含量，當(dāng)氧含量超標(biāo)時(shí)，立即啟動(dòng)保安氮?dú)饨档脱鹾?；在制粉系統(tǒng)啟動(dòng)和停止期間對(duì)磨機(jī)出口沖氮降氧降溫；為防止磨機(jī)入口積煤自燃，定期對(duì)磨機(jī)入口進(jìn)行氮?dú)獯祾?；另外，燃燒爐爐頂元件冷卻和管道吹掃也均采用低壓保安氮?dú)?，爐頂元件冷卻需要連續(xù)使用24 h，氮?dú)庀牧枯^大。其中，制粉系統(tǒng)啟停沖氮和磨機(jī)入口氮?dú)獯祾邔儆诔Ｒ?guī)作業(yè)，燃燒爐管道吹掃僅在檢修作業(yè)時(shí)使用，可以忽略。

低壓保安氮?dú)庀牡目刂拼胧?/p>

（1）控制制粉系統(tǒng)氧含量，減少?zèng)_氮頻次。① 及時(shí)查缺補(bǔ)漏，保證系統(tǒng)的密封性能；② 在倉(cāng)頂布袋出口管道安裝止回閥，防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)；③ 定期校對(duì)氧分析儀，保證氧分析儀的準(zhǔn)確性；④ 合理調(diào)節(jié)生產(chǎn)操作，調(diào)整好系統(tǒng)廢氣用量；⑤ 磨機(jī)排石孔閘門改進(jìn)為自動(dòng)化運(yùn)行，定期排出煤矸石，生產(chǎn)期間閘門關(guān)閉。

（2）燃燒爐爐頂元件冷卻改用壓縮空氣，將燃燒爐閥門與壓縮空氣管道和氮?dú)夤艿缆?lián)網(wǎng)，在管道上增加聯(lián)絡(luò)閥門，正常情況下采用壓縮空氣冷卻，一旦出現(xiàn)異常改用氮?dú)饫鋮s。

3.2 中壓布袋除塵用氮?dú)?/h3>

布袋除塵用氮?dú)鉃橹袎旱獨(dú)?，為煤?#～4#布袋箱除塵器和1#、2#倉(cāng)頂布袋除塵器提供脈沖氮?dú)?，每個(gè)除塵器都設(shè)有1臺(tái)氮?dú)怙L(fēng)包，用于儲(chǔ)存氮?dú)夂驼{(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫?。氮?dú)饷}沖壓力過高會(huì)造成布袋脫落，氮?dú)庀脑黾?；過低則起不到脈沖效果，造成布袋粘附煤粉，留下著火隱患。

通過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐證明，0.25 MPa的氮?dú)鈮毫Σ坏梢越档偷獨(dú)庀?，還可以有效清除布袋粘附的煤粉。此外，要求每月對(duì)布袋箱檢查兩次，主要檢查布袋箱脈沖管和脈沖閥工作情況，一旦出現(xiàn)脈沖閥膜片漏風(fēng)，及時(shí)聯(lián)系設(shè)備人員處理，降低氮?dú)庑孤┝俊?/p>

3.3 高壓煤槍環(huán)冷風(fēng)，噴吹、倒罐沖壓用氮?dú)?/h3>

3.3.1 煤槍環(huán)冷風(fēng)用氮?dú)?/p>

1#、2#高爐煤槍環(huán)冷風(fēng)用氮?dú)鈱儆诟邏旱獨(dú)?，?dāng)某顆煤槍因風(fēng)口或其他原因停煤時(shí)需要對(duì)煤槍通氮?dú)饫鋮s，兩座高爐72支煤槍每天都有煤槍停煤，每支煤槍冷卻需要氮?dú)饬吭?00 m3/h左右，氮?dú)庀牧烤薮蟆Ｒ虼?，停止?duì)長(zhǎng)時(shí)間不能噴煤的煤槍的氮?dú)饫鋮s，關(guān)閉煤槍的彎管閥門和槍閥后，將煤槍回退，以降低氮?dú)庀摹?/p>

3.3.2 噴吹、倒罐沖壓用氮?dú)?/p>

噴吹罐罐壓、二次補(bǔ)氣風(fēng)量與氮?dú)庀牧砍收汝P(guān)系，合理的噴吹罐罐壓和二次補(bǔ)氣風(fēng)量不但可以節(jié)約氮?dú)庀?，而且可以提高噴煤的?zhǔn)確性。

在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸摸索出來根據(jù)不同的噴煤量，調(diào)節(jié)噴吹罐罐壓和二次補(bǔ)氣風(fēng)量，噴吹系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)定如表1所示。在滿足條件的情況下，實(shí)現(xiàn)濃相噴吹（噴吹煤粉濃度大于40 kg/m3認(rèn)可為濃相噴吹[1]），將二次補(bǔ)氣風(fēng)量控制在850～1 200 m3/h。

表1 噴吹系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)定Table 1 Parameters Setup for Injection System

3.4 系統(tǒng)閥門泄漏

制粉、噴吹系統(tǒng)個(gè)別閥門由于磨損等原因出現(xiàn)內(nèi)漏或外漏現(xiàn)象，大量氮?dú)鈴拈y門及管道泄漏，當(dāng)此處有人作業(yè)易發(fā)生氮?dú)庵舷⑹鹿?。磨機(jī)充氮閥門曾出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，造成磨機(jī)檢修人員無法進(jìn)入，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

為了杜絕上述現(xiàn)象的發(fā)生，采用強(qiáng)化崗位巡檢的方式，針對(duì)此類閥門，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)更換。此外，噴吹系統(tǒng)個(gè)別閥門用風(fēng)為氮?dú)猓鸩綄姶迪到y(tǒng)所有閥門用風(fēng)改為壓縮空氣，降低氮?dú)庥昧俊?/p>

4 實(shí)施效果

鲅魚圈于2019年開始采取降低氮?dú)庀南嚓P(guān)措施。2018、2019年氮?dú)庠孪牧孔兓妶D3。

圖3 2018、2019年氮?dú)庠孪牧孔兓疐ig.3 Changes of Monthly Nitrogen Consumption in 2018 and 2019

由圖3可以看出，采取措施后，氮?dú)庀闹笜?biāo)明顯改善，氮?dú)庠孪牧拷档停▌?dòng)減小。2018年氮?dú)庠缕骄牧繛?06.516 m3/t，2019年下降至99.053 m3/t，氮?dú)庠缕骄牧拷档土?.463 m3/t，2019全年節(jié)約氮?dú)獬杀?47.98萬元。氮?dú)饪偣軌毫Ψ€(wěn)定在1.4 MPa以上，為煤粉噴吹生產(chǎn)提供了有效保證，為下道工序高爐生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。改進(jìn)后，閥門泄漏現(xiàn)象得到有效控制，氮?dú)庑孤?dǎo)致窒息的隱患徹底消除，崗位人員作業(yè)環(huán)境及安全環(huán)保指標(biāo)得到了優(yōu)化和提高。

5 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部通過對(duì)氮?dú)獾母鱾€(gè)支路進(jìn)行分解，分析了影響氮?dú)庀牡囊蛩?。通過采取控制系統(tǒng)氧量，減少充氮頻次；燃燒爐冷卻改用壓縮空氣；停煤煤槍停氮?dú)?，煤槍退出爐膛；合理設(shè)定噴吹罐壓和二次補(bǔ)氣風(fēng)量；布袋用脈沖氮?dú)鈮毫υO(shè)定為0.25 MPa，定期檢查布袋箱相關(guān)設(shè)備，降低氮?dú)庑孤?；及時(shí)更換處理泄漏氮?dú)獾拈y門，將噴吹系統(tǒng)閥門用風(fēng)由氮?dú)飧臑閴嚎s空氣等措施，氮?dú)庠缕骄牧拷档土?.463 m3/t且波動(dòng)減小，保障了煤粉生產(chǎn)順行，全年節(jié)約氮?dú)獬杀?47.98萬元，具有可觀的安全環(huán)保效益。