攀钢高炉喷煤工艺的发展和优化

攀 钢 技 术 9 攀钢高炉喷煤工艺的发展和优化 官 勇 （攀钢 钒 炼铁厂） 摘 要： 介绍了攀 钢高炉喷煤试验、喷吹无烟煤、喷吹混合煤三个阶段发展 历程， 总结和分析了制粉、喷吹、输粉三大 系统的 发展 优化情况 ， 为 今后喷煤工艺 的 发展提供经验和 参考。 关键词： 高炉 ；喷煤；工艺；优化 0 引言 高炉喷煤是降低焦比、强化冶炼的重要技术措施，可替代 焦 炭 降低生铁成本 ，并 可合理利用不适于炼焦的煤资源 。攀钢高炉 是高钛型 钒钛磁铁矿冶炼，其 喷煤技术的发展经历了一个较长的探索过程，从 1967 年在首钢进行的钒钛磁铁矿高炉喷煤试验的失败，到现在的瘦煤比 60%的混合煤喷吹 。伴随着攀钢钒钛磁铁矿高炉喷煤技术的发展， 高炉喷煤工艺也经历了一个发展和优化的过程， 为今后喷煤工艺的改进和优化提供经验， 笔者就 攀钢喷煤工艺的发展和优化 过程做一简单介绍与分析。 1 攀钢高炉 喷煤工艺 的 发展 喷煤试验 (1985 1995 年 ) 1985 年攀钢购买了首钢一套旧的高炉煤粉喷吹系统，利用 热电厂锅炉煤粉制备（球磨机）系统，首先在 1#高炉（第二代炉役有效容积 1000 14个风口）进行了喷煤工业试验 ， 喷煤比为 10 30 kg/t， 通过试验对冶炼钒钛磁铁矿高炉喷煤技术特点有了一定 认识。 1988 年利用这套设备仍在 1#高炉（有效容积1000 18 个风口，无料钟炉顶）做氧煤喷吹试验，喷煤工艺得到进一步完善 ，进行了不同结构氧煤枪的燃烧性能试验， 积累了氧煤喷吹的 许 多经验，为攀钢以后采用富氧大喷煤提供了支持。 新建 喷煤装置 (1996 2008 年 ) 为 使 喷煤技术 在 攀钢 高炉 推广 应用 ， 于 1996年建成了 新的 喷煤 装置 ,以两台 中速磨为主体 ,年制粉能力可达到 32 万 t,实现了全厂四座高炉 全部 喷煤 ，喷煤比曾一度达到 140 kg/t 水平 。 采用国内先进的喷煤工艺 (2005 2008 年 ) 随着高炉喷煤量的提高， 2005 年又扩建了一套E 型中速磨系统和新 3#高炉喷煤系统，煤粉制备能力达到每年 80 万 t，其工艺设计是按照喷吹混合煤设计的 ，采用了 当时国内最 先进的 喷煤 工艺。 2 喷煤工艺的优化 制粉系统 (1)1996 年建成的两套 中速磨，由于 磨煤机 工作温度高、容易断煤的原因， 经常出现磨盘和喷嘴环卡死，磨盘衬板松动、磨盘多次开裂的问题。采取将喷嘴环和磨盘连成整体，解决了 喷嘴环卡死 问题。 原煤含水高是造成磨机断煤的主要原因， 故 自制 了 原煤仓自动流化控制装置，减少了断煤 频次。由于喷吹煤粉量不断提高，将原来收粉器和煤粉仓之间的溜粉管改为螺旋输送机，留出的空间扩建了 4 个煤粉仓。干燥气 由 烟气炉提供，烟气炉为卧式筒状炉并联使用。 1998 年应用烟气自循环系统，将排粉风机出口的烟气接入烟气炉混合室，循环利用烟气，降低制粉系统的气氛含氧率。收粉系统 分 为旋风 收粉器 和布袋 收粉器 两级 ，其中布袋 收粉器 为反吹风式 收粉， 全系统 为 负压。针对制粉间布袋收粉器经常堵粉和漏粉，采 用型钢加固布袋室，将排粉阀改成两极锁气器，把螺旋式输粉机改为链式刮板输粉机，把排风阀与反吹阀配合控制改成过滤、反吹、沉降三态控制 。 1996 年初建的储煤场储煤量 8 000 t，随着喷煤量 增加， 2000 年又新建一个储煤量 12 000 t 的 储煤场。 (2)2005 年 新 建 了 一套 磨 煤 机 ，型号为 机机壳内 五个金属球与上、下盘压 10 2010 年第 33 卷第 4 期 合，无润滑部件 ，不需要 密封风 设施 ，设 备维护量小 ，抗振动 性强 。 缺点是磨机工作时机壳振动比辊式磨大 。 收粉系统改为一级高浓度布袋 脉冲式收粉 ， 收粉效率高，布袋收粉器 体积大幅减小，布袋更换简便。收集的煤粉直接进入煤粉仓，不再使用链式刮板输粉机和螺旋输送机。烟气炉仍为卧式筒状炉，单独使用。 输粉系统 优 化了 输粉喷吹管道 ，使制粉间新系统既可直接喷吹又可输粉，与老系统的输粉系统一起可以向三座喷煤塔任意输粉，输粉系统可以向直接喷吹系统 煤粉仓返粉， 以应对磨 煤 机故障检修和均衡全厂高炉 煤粉存 量。 由于制粉间与 4#、新 3#喷煤塔 距离 (距 4#高炉450 m、 距 新 3#高炉 1500 m)比较远 ，输粉管道容易堵塞，针对该情况，增设了一条备用输粉管道，既可 向 4#喷煤塔输粉又可 向 新 3#喷煤塔输粉。 喷吹系统 攀钢钒高炉 喷吹系统分为直接喷吹和间接喷吹两种， 当喷吹距离小于 350 m 时，可 由制粉间 通过单管路将煤粉输送到 高炉 再 经 分 配器到各风口的直接喷吹法， 1#高炉和 2#高炉采用此喷吹方式；当喷吹距离大于 350 m 时，先将煤粉输送到高炉附近的喷煤塔，再由喷煤塔向高炉喷吹 的间接喷吹方式 ， 3#高炉、 4#高炉、新 3#高炉 采用此喷吹方式 。直接喷吹采用并罐喷吹，间接喷吹采用双系列串罐喷吹。 (1)喷吹管路 。 1998 年以前， 攀钢高炉 间接喷吹工艺采用多管路喷吹，即喷煤罐有多个出煤口，一个出煤口对应高炉的一个风口。 之 后随着喷煤分配器的推广应用，将喷吹工艺改为 “单管路 +分配器 +各风口喷枪 ”的方式，同时罐体结构也进行相应改造。又因为喷煤分配器到 各风口喷吹管路距离不相等，通过增设环管平衡各喷煤支管阻损 ，达到均匀喷吹的效果 。 (2)混合器 。 1999 年以前，不管是多管路 喷煤还是单管路喷煤，混合器均采用抽吸式仓式泵，喷煤能力大，但气、 固相混合不均匀，难以控制。喷煤管改单管路后，将混合器改为下进料可调式混合器。可以通过调节混合器进料口开度调节喷煤量，煤流均匀性好，易于控制。目前已形成以混合器开度调节为主，喷吹罐压力和喷吹气量调节为辅的喷吹控制手段， 煤粉质量合格率长期稳定在 95%以上， 小时喷煤 量 误差不超过 200 (3)喷煤枪 。 喷煤枪 是高炉喷煤过程 的易 损件，它的长寿化问题 一直受到普遍 关注。 攀钢高炉实行喷煤后， 试 验过多种喷煤枪， 枪型大小有 16 25 32 料 有 125管壁厚有 2、 3 喷枪端口位置有距风管端面 150 管端面和出风管端面 50 100 枪与围管的连接有橡胶管、金属软连接、 金属硬连接 等。攀钢钒高炉 喷煤枪与风管的夹角 11，采用 253 的 25管，伸出位置距 出风管端面 100 于与风管中心线 11夹角，枪管不能保持直线，过 去用的金属管由人工根据煤流情况煨枪管角度，避免煤流对风口铜套的冲刷，但是这个枪管角度又成为煤流冲刷点，容易损坏，并造成风管和风口接口位置的损坏。现在采用 25合陶瓷焊接枪管，角度由厂家生产时固定，安装时不再煨管，这一方法较好地解决了枪管磨损问题，喷煤枪寿命达到 50 天以上。 (4)阀门 。 喷煤系统进煤阀门过去一般采用钟阀（ 300 以上），后来一段时间曾将钟阀改为球阀，仍然存在故障率高，易泄露的问题。近几年逐渐采用新型偏置板阀，密封圈不易磨损，流通面积大，取得了 良 好效果。 供气系统 1996 年喷煤系统投产初期，出现了输粉和喷吹管道堵塞 频繁的问题， 其主要原因是 煤粉潮湿 造成堵粉，所以采取用蒸汽加热输粉、流化、喷吹压缩空气、增加压缩空气除水设施等措施， 使堵管现象大大降低。 安全技术 攀钢高炉喷煤工艺是 按照喷吹无烟煤进行设计的，其安全技术也是按照喷吹无烟煤设计的， 后来 随着无烟煤资源紧缺和提高煤粉燃烧率的需要，提出喷吹 混合煤 ，所以 需要 采取要求更高的 防火防爆安全 措施 。在磨 煤 机入口、布袋箱体出口、煤粉仓等部位增设气体分析仪，在线监测系统的一氧化碳和氧气浓度变化；在布袋箱体、煤粉仓、仓式泵、喷吹 罐等处增设测温点监控系统的温度变化；布袋材质全部采用具有防静电性能针刺呢；主要电器设备和仪表及法兰等增设了静电导通和接地装置；主攀 钢 技 术 11 要电器设备和仪表及管路阀门等均改为防爆型的；在喷吹管路上增设快速切断阀。 3 结论 1)攀钢高炉喷煤工艺 经过 不断改造和优化，其工艺技术水平逐渐提高。从 1985 年喷煤比 10 30 kg/t 到现在喷煤比一度达到 140 kg/t 水平 ； 1998 年8 月开始喷吹混合煤，瘦煤比为 25%，到现在瘦煤比为 60%。煤粉质量合格率长期稳定在 95%以上，小时喷吹速率波动小于 200 2)E 型中速磨 具有比辊式磨机结构简单，更小的维护量和消耗量，抗振动性好，值得推广。一级脉冲式布袋收粉，煤粉直接进入煤粉仓，收粉效率高，易维护。可调式混合器、不锈钢复合陶瓷喷煤枪、偏置式板阀是适应 攀钢高炉 喷煤工艺的设备。对不同的 输粉系统 管路 进行有机 串并联，可以解决磨 煤 机、管路等一些设备故障 情况下 的 高炉保产 。 编辑 余文华 收稿日期： 2010 （上接第 8 页） 2 a 1990（ 5）： 2443 王念春 . 连铸中间包等离子体加热装置控制系统 J2