馮 帥  謝建軍 劉明明

(河鋼集團邯鋼公司)

摘 要 針對邯寶煉鐵廠2座3200m3高爐噴煤穩定性不好的狀況,通過采取噴煤設備的改造、噴煤過程控制工序的改進和噴煤工藝參數的調整等措施,使噴煤穩定性明顯提高。噴煤準確性,即小時實際噴煤量與高爐需求煤量的偏差能夠控制在±0.5t/h以內;噴煤均勻性,即瞬時速率的極值與設定速率的偏差能控制在±0.5t/h以內,為高爐長期穩定順行創造了有利條件。

關鍵詞  高爐 噴煤 準確性  均勻性

噴煤穩定性包括兩方面,一是噴煤準確性,即小時實際噴煤量與高爐需求煤量的偏差,影響高爐的焦比、煤比和燃料比;二是噴煤均勻性,即瞬時噴煤速率的極大值、極小值與設定速率的偏差,它影響著高爐的透氣性指數,瞬時噴煤速率偏差過大,可能導致爐況波動。目前,邯寶煉鐵廠2座3200 m3高爐噴煤穩定性不好,噴煤準確性難以控制在±1t/h以內,且噴煤均勻性偏差較大,有時瞬時噴煤速率的極大值與設定速率的偏差達15t/h以上,這兩方面均需要進一步改善。

1  噴煤穩定性提高的措施

1.1 噴煤設備的改造

(1)改變充壓方式。噴吹罐內煤粉流化的好壞,決定著煤粉輸送是否順暢。噴吹罐以前采用上部充壓的方式,罐內煤粉從上部被壓實,未能充分流化。現改為下部充壓模式,通過錐部流化、底部流化、反吹流化進行充壓:4個上錐部流化孔,位于距罐底高1500 mm處,對稱環布一周;2個下錐部流化孔,位于距罐底高600 mm處,呈180o對稱分布;2個底部流化孔,位于罐底,距中心150mm呈軸對稱5布;950mm流化床,位于距罐底高300 mm處。

(2)安裝加速裝置。噴吹罐到補氣調節器這段距離屬于濃相輸送,輸送效果差時,噴吹速率就大幅波動,甚至出現不走煤、停煤現象。在出煤閥和出煤閥中間的軟連接里安裝一個加速裝置。該裝置是兩頭寬中間窄的耐磨合金管,起加速煤粉流動、穩定噴吹的作用,同時也增加了金屬軟連接的使用壽命。

(3)反吹閥的應用。在出煤粉閥和給煤閥中間安裝一個氮氣反吹閥。在充壓過程中,打開出煤粉閥,關閉給煤閥,反吹氣體與底部流化、上錐部流化、下錐部流化同時向噴吹罐內充氮氣,使得煤粉充分流化:噴吹過程中,打開出煤粉閥和給煤閥,反吹氣體可加速煤粉流動和穩定噴吹。

(4)過濾孔板的應用。下煤閥和進煤閥之間設有排氣管道,長約20m。在裝煤過程中,煤粉下落至噴吹罐的同時,噴吹罐的氣體被擠出,通過排氣管道返回煤粉倉。此管道易堵塞,影響稱重,尤其在裝煤過程中影響該系列另一個罐稱重,造成噴煤速率波動。在返粉管道上部安裝一個過濾板,在裝煤過程中,只允許氣體通過,煤粉落回噴吹罐。省去20m返粉管道,避免管道堵塞后影響稱重,即減少裝煤時產生的速率波動。

(5)安裝吹掃閥。在煤粉倉下煤閥(Φ350氣動蝶閥)下部安裝氮氣吹掃管,下煤閥關閉的同時打開吹掃閥進行吹掃,避免因卡料而導致下煤閥開關不到位,納入自動化程序后,裝煤時間由8-10min縮短到1-1.5 min,為充壓流化贏得了時間。

1.2 噴煤過程控制工序的改進

高爐噴煤系統采用并罐無間隔噴吹模式,以保證高爐不停煤。噴煤工序包含:放散過程控制工序，裝煤過程控制工序,充壓流化過程控制工序,噴吹穩壓過程控制工序。

(1)放散過程控制工序。噴吹罐工作時罐內壓力為0.6~0.7 MPa,噴吹完畢后直接打開大放散閥將壓力全部卸掉。此時, 導致噴煤速率大幅度波動。通過在噴吹平臺測量、分析發現,卸壓過快是導致稱重波動的主要原因。但放散過慢,時間加長又會導致充壓時間被迫縮短影響煤粉在噴吹罐的流化。兼顧兩方面考慮,對放散過程作了改進:放散時先打開中放散、小放散,將罐內壓力卸至0.25 MPa,再打開大放散,將壓力全部卸掉。通過現場實際操作驗證,倒罐時的速率波動大幅降低。

(2)裝煤過程控制工序。打開進煤閥,7s后開下煤閥和吹掃閥,噴吹罐裝15-20t煤粉后,先關閉下煤閥和吹掃閥,23s后關閉進煤閥,保證所有煤粉落至噴吹罐,之后關閉大放散閥和中放散閥。

(3)充壓流化過程控制工序。噴吹罐放散時間、裝煤時間是一定值,盡量增大充壓時間,縮短等待時間,可以使煤粉在噴吹罐中充分流化,同時降低氮氣的消耗量。通過上錐部流化、下錐部流化、底部流化、反吹流化,向噴吹罐內進行充壓流化。根據工藝計算和實踐經驗,設定進入每個流化孔的氮氣流量比例為: Q上錐部流化: Q下錐部流化: Q底部流化: Q反吹流化=5:5:6:6。頂部的大充壓閥,只作為應急充壓,當工作罐出現問題必須倒罐而備用罐壓力沒有達到要求時,進行應急充壓。

邯寶煉鐵廠噴吹系統上錐部流化進風量Q(m3/h)與噴煤量M(t/h)的關系為:

Q = 0.03929M2+ 4.89286M + 68

由此可知,隨著高爐噴煤量的增加,噴吹罐的工作時間縮短,上錐部流化、下錐部流化、底部流化、反吹流化的流量必須加大。在滿足高爐需求的同時,盡量使煤粉在噴吹罐內充分流化。

(4)噴吹穩壓過程控制工序。開始噴吹時,錐部流化閥、底部流化閥、反吹閥處于打開狀態,大放散、中放散均為關閉狀態,小放散和穩壓閥根據實際罐壓和設定罐壓的差值自動調節。噴煤速率穩定的前提條件是工作罐罐壓的穩定,實際罐壓和設定罐壓的差值越小,越有利于煤粉準確均勻的噴吹。但此時小放散閥和穩壓閥就會頻繁開關,降低設備使用壽命,更換設備的同時也會影響噴煤速率的穩定性。兼顧罐壓穩定和設備使用壽命考慮,差值設定為0.006 MPa。當實際罐壓高于設定罐壓0.006 MPa時,小放散打開,待兩者相等時,小放散關閉。當實際罐壓低于設定罐壓0.006 MPa時,穩壓閥打開,待兩者相等時,穩壓閥關閉。

1.3  噴煤工藝參數的調整

(1)中壓壓縮空氣流量的調節。高爐通知送風,工長及時到現場開壓縮空氣手閥,主控壓縮空氣流量暫定為1200m3/h。保證管道混壓、分煤瓶壓一直高于熱風壓力。隨著高爐熱風壓力升高,逐加大壓縮空氣流量至1500 m3/h。此外,為保證高爐噴煤安全,設定連鎖程序,噴吹罐罐壓低于0.4MPA時,給煤閥打不開。分煤瓶壓力低于高爐熱風壓0.08 MPa時,出煤閥打不開。

煤粉噴吹屬于氣固兩相輸送,中壓壓縮空氣流量的大小,對噴煤速率的穩定非常重要。根據高噴煤量的不同,壓縮空氣流量也會不同。

(2)高爐大幅度減風時噴煤工的操作。高爐爐況不順或遇有特殊情況時,可能大幅度減風。此時，噴煤量也會大幅度減少,甚至停煤。噴吹工應急作是:罐壓調節打“手動”。避免速率波動,手動降低差壓。隨著高爐大幅度減煤,逐漸提高壓縮空氣流量。高爐停煤時,壓縮空氣流量加到最大(1500m3/h),高爐送煤時,壓縮空氣流量再逐漸減少，按上述規定操作。

(3)獨立罐壓的設定。高爐噴煤系統采用并罐無間隔噴吹模式,起初兩個噴吹罐共用一個罐壓設定,認為兩個噴吹罐規格尺寸一樣,設定同樣的罐壓可以達到同樣的噴煤速率。在實際生產中,兩個噴吹罐的工作罐壓是不同的,倒罐時的速率波動(10- 15 )/h,很難完成“無縫對接”。設定每個噴吹罐有自己獨立的罐壓系統的同時,規定倒罐時個罐罐壓不能相差超過0. 1 MPa,超出時噴吹工需手動調節。實施后,倒罐的速率波動幅度大幅降低，基本能夠控制在±5t/h以內。

(4)增加噴吹罐小放散報警。噴吹系統中,新小放散和穩壓閥根據實際罐壓和設定罐壓的差值自動調節罐壓。實際罐壓高于設定罐壓0.006 MPa時,小放散打開。此時,新小放散打不開,未及時卸壓會導致速率波動,甚至過濾器憋爆。增加報警程序,在小放散閥打不開15s后報警,噴吹工手動調節。此外,噴吹罐出現雙信號時,及時復位。

2  生產效果

(1)噴煤準確性。按設定噴煤量為20t/h比較,改進前的噴煤量為20.94t/h,小時實際噴煤量與高爐需求煤量的偏差為20.94t/h;改進后的噴煤量為20. 12t/h,小時實際噴煤量與高爐需求煤量的偏差僅0.121h。

(2)噴煤均勻性。改進前的瞬時噴煤速率的極大值為36.44t/h,極小值為5.36t/h,即瞬時速率的極大值與設定速率的偏差為16.44t/h;改進后的瞬時噴煤速率的極大值為24. 94 t/h,極小值為15.21 t/h,即瞬時速率的極大值與設定速率的偏差為4.94t/h。

3  結語

通過噴煤設備的改造、噴煤過程控制工序的改進和噴煤工藝參數的調整等,邯寶2座3200 m3高爐的噴煤穩定性明顯提高:噴煤準確性,即小時實際噴煤量與高爐需求煤量的偏差能夠控制在±0.5t/h以內;噴煤均勻性,即瞬時速率的極大值與設定速率的偏差能控制在±5t/h以內,為高爐長期穩定順行創造了有利條件。