張金山

（南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司第二煉鐵廠） 

摘  要  介紹南鋼噴煤噴吹系統(tǒng)自動(dòng)化程序優(yōu)化及噴吹模式創(chuàng)新，從噴煤制粉生產(chǎn)過(guò)程控制、氮?dú)庀慕档偷却胧楦郀t煉鐵成本降低提供有力幫助。

關(guān)鍵詞  噴煤  工藝優(yōu)化  節(jié)能降耗

1  引言

高爐噴煤系統(tǒng)是組成煉鐵生產(chǎn)工藝流程的重要一環(huán)，是高爐冶煉過(guò)程中以煤代焦、節(jié)約能源成本和焦炭資源的重要措施。高爐對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性、穩(wěn)定可靠性要求很高，這就對(duì)噴煤的生產(chǎn)過(guò)程控制有很高的要求。南鋼第二煉鐵廠1800m3于2014年初投入生產(chǎn)，在工程建設(shè)就引入自動(dòng)化理念，并在持續(xù)生產(chǎn)中不斷改進(jìn)完善工藝流程，不斷挖潛設(shè)備潛能，為高爐成本降低提供有力幫助。

在高爐噴煤的生產(chǎn)過(guò)程中，作為噴煤系統(tǒng)中核心部分的自動(dòng)化控制系統(tǒng)要建立嚴(yán)密的控制體系，從提高噴吹和系統(tǒng)的穩(wěn)定性到嚴(yán)格完整的控制都要進(jìn)一步的開(kāi)放和研究，要不斷的優(yōu)化控制系統(tǒng)，以確保噴煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行。本文闡述近幾年南鋼噴煤工藝不斷改進(jìn)的成果及開(kāi)展節(jié)能降耗的有效舉措。

2  噴煤工藝流程介紹

原煤由火車(chē)（汽車(chē)）運(yùn)至煤場(chǎng)，然后用行車(chē)將火車(chē)（汽車(chē)）上的原煤卸至煤場(chǎng)。需要輸送原煤時(shí)，由煤場(chǎng)內(nèi)的行車(chē)將原煤裝入受煤斗（3只），經(jīng)受煤斗下的計(jì)量皮帶機(jī)（3條）、平皮帶機(jī)和配倉(cāng)皮帶機(jī)運(yùn)至原煤倉(cāng)。原煤倉(cāng)的原煤經(jīng)圓盤(pán)給料機(jī)均勻的加入磨煤機(jī)。干燥劑為熱風(fēng)爐廢氣和煙氣爐高溫廢氣以及部分自循環(huán)煙氣的混合氣。干燥劑經(jīng)過(guò)高溫引風(fēng)機(jī)和制粉系統(tǒng)中的排粉風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓吸入磨煤機(jī)。磨煤機(jī)磨制的合格煤粉沿磨機(jī)出口管道進(jìn)入布袋收粉器被收集后進(jìn)入煤粉倉(cāng)。煤粉倉(cāng)下的高壓并列式噴吹罐將煤粉向高爐輸送。高爐平臺(tái)上設(shè)分配器，由管道輸送過(guò)來(lái)的煤粉經(jīng)分配器支管通過(guò)插入高爐風(fēng)口直吹管的噴槍噴入風(fēng)口。

2.1  上料系統(tǒng)

（1）本系統(tǒng)包括原煤的卸、貯、配、輸四個(gè)環(huán)節(jié)和輔助設(shè)施。

（2）儲(chǔ)煤場(chǎng)建筑面積150×33m2，內(nèi)設(shè)10t橋式抓斗起重機(jī)三臺(tái)，混煤倉(cāng)三個(gè)，三條配料皮帶秤配煤倉(cāng)兩側(cè)分別貯存不同品種原煤，儲(chǔ)煤場(chǎng)有防雨、防凍和混配煤功能，儲(chǔ)煤能力約為21000t左右，為保證中速磨煤機(jī)安全，皮帶機(jī)上方設(shè)電磁除鐵器兩臺(tái)，以清除原煤中的磁性金屬物。

2.2  制粉系統(tǒng)

（1）該系統(tǒng)包括原煤倉(cāng)、稱重給煤機(jī)、中速磨機(jī)、一次布袋收粉器、主排粉風(fēng)機(jī)及煙氣升溫爐與噴吹系統(tǒng)合建在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。

（2）原煤倉(cāng)容積為500m3，為使原煤倉(cāng)下料順暢，其下錐體做成雙曲線型且下料口設(shè)有空氣炮，確保原煤下料暢通，料位檢測(cè)采用德國(guó)進(jìn)口超聲波料位儀。

（3）煤粉倉(cāng)容積900m3，采用倉(cāng)底流化器結(jié)構(gòu)，共有3個(gè)稱重支腿，為保證煤粉暢通，錐體角度70°。每個(gè)錐體都設(shè)有沸騰流化裝置，使用氮?dú)夥序v，煤粉倉(cāng)設(shè)倉(cāng)頂小布袋，過(guò)濾面積200m3。

（4）中速磨采用大峘Em95中速磨兩臺(tái)，制粉能力45/h，分離器裝置為靜態(tài)分離器。

（5）煙氣升溫爐選用臥式密閉爐型，該煙氣爐分為兩段，即燃燒段（燃燒室）和混合段（混合室），燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓s1000℃），進(jìn)入混合室和含氧低的高爐熱風(fēng)爐廢氣（100-250℃）混合后，進(jìn)入磨煤機(jī)作為煤粉的干燥氣。

2.3  噴吹系統(tǒng)

（1）包括6個(gè)噴吹罐、供氣系統(tǒng)、噴吹管線、分配器、煤槍及噴煤計(jì)量、安全監(jiān)測(cè)等。高爐噴吹煤粉輸送按濃相輸送進(jìn)行設(shè)計(jì)，在保證煤粉噴吹均勻。

（2）噴吹系統(tǒng)由噴吹罐、煤粉混合器、噴煤總管、過(guò)濾器、煤粉分配器、噴煤支管、煤槍及噴煤調(diào)節(jié)控制和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等組成。

2.4  安全措施

（1）常壓容器煤粉倉(cāng)設(shè)防爆孔，高壓容器噴吹罐設(shè)安全閥，煤粉倉(cāng)的錐體部分安裝倉(cāng)底流化器。流化介質(zhì)為氮?dú)猓诹骰悍鄞龠M(jìn)下料的同時(shí)，也能夠形成惰化氣氛，防止煤粉出現(xiàn)氧化著火。

（2）主要電氣設(shè)備采用防爆電器，系統(tǒng)所有設(shè)備，管道均可靠接地，以消除靜電。

（3）煤粉倉(cāng)和噴吹罐設(shè)多個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤粉溫度變化，如果溫度大于85℃報(bào)警并緊急充氮保護(hù)。

（4）煤粉倉(cāng)設(shè)氣體監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粉倉(cāng)內(nèi)CO和O2的含量，CO超過(guò)2000PPm，O2超過(guò)8%，報(bào)警并緊急充氮保護(hù)。

3  節(jié)能降耗舉措

3.1  錯(cuò)峰制粉節(jié)約用電量

噴煤班為了保證高爐的連續(xù)不斷的大噴量噴吹，一直在連續(xù)不斷的開(kāi)機(jī)生產(chǎn)，高壓電也就成為了噴煤班的主要可控成本項(xiàng)目，控制開(kāi)機(jī)時(shí)間能夠有效的降低生產(chǎn)成本，高壓電依次分為：峰時(shí)：8:00-12:00；平時(shí)：12:00-17:00；峰時(shí)：17:00-21:00；平時(shí)：21:00-24:00；谷時(shí)：24:00-8:00。峰1.037元/度、平0.622元/度、谷0.307元/度，因此選擇開(kāi)機(jī)的時(shí)間段，就能夠有效的降低用電量，從而達(dá)到節(jié)約電費(fèi)的目的。我噴煤班通過(guò)不斷的討論研究提出了錯(cuò)峰制粉的生產(chǎn)方式：采用白班時(shí)間少生產(chǎn)多檢修維護(hù)，小夜班和大夜班多開(kāi)機(jī)生產(chǎn)，白班盡量在12點(diǎn)以后開(kāi)機(jī)，小夜班粉倉(cāng)高了就停機(jī)，大夜班接班后就趕緊開(kāi)機(jī)生產(chǎn)，盡量多利用平時(shí)和古時(shí)的時(shí)間段來(lái)生產(chǎn)。表1就是2019年錯(cuò)峰制粉用電量的統(tǒng)計(jì)：

結(jié)論：根據(jù)2019全年噴煤用電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出每月峰電平均161155度，占總用量的13.1%，平均每天節(jié)省1h峰電開(kāi)機(jī)時(shí)間。

圖1為2020年3月份錯(cuò)峰制粉的用電情況：

由圖1可見(jiàn)，我噴煤班的錯(cuò)峰制粉的方法還是非常有效果的，白班開(kāi)機(jī)時(shí)間少，節(jié)約的電費(fèi)最多，小夜班開(kāi)機(jī)時(shí)間略多，節(jié)約的電費(fèi)僅次于白班，大夜班開(kāi)機(jī)時(shí)間最多，因此節(jié)約的電費(fèi)最少。

3.2  降低氮?dú)庀墓?jié)約生產(chǎn)成本

我噴煤班現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模的使用氮?dú)猓谥品巯到y(tǒng)的布袋脈沖、噴流使用6個(gè)噴吹罐，因此哪個(gè)噴吹罐密封性差有漏壓的情況極易察覺(jué)到，很容易及時(shí)處理，因此也不是重要因素。

因此，2019年我噴煤班制定新的氮?dú)馐褂媚繕?biāo)為5700m3/h，針對(duì)以吹煤粉、以及各滅火閥的氮?dú)鉁缁穑y(tǒng)統(tǒng)都是使用的氮?dú)猓虼巳绾卧谏a(chǎn)過(guò)程中，采取各種措施有效的降低氮?dú)獾氖褂昧浚湍芎芎玫慕档土藝娒旱纳a(chǎn)成本：

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示之前2018年每個(gè)月的氮?dú)庀牧炕驹?300m3/h，增加氮?dú)馐褂昧康闹饕颍?/span>

布袋脈沖，噴吹罐沖壓，都是在24小時(shí)不停歇的使用當(dāng)中，因此其重要性不言而喻，其狀況的改善能極大的降低氮?dú)獾氖褂昧浚幌到y(tǒng)各部分的滅火閥，系統(tǒng)一旦發(fā)生溫度過(guò)高或著火情況，可以迅速利用氮?dú)膺@種惰性氣體，低溫快速流動(dòng)帶走熱量，其次，有些設(shè)備的清掃也是用氮?dú)鈦?lái)吹掃，因此這些對(duì)于氮?dú)獾氖褂玫男枨笠彩菢O大的。氮?dú)饪偣軌毫σ话愫苌儆胁▌?dòng)，基本很少影響氮?dú)獾氖褂昧浚黄浯危捎谔m炭的使用，使得煤粉顆粒粗大，硬度變高磨損管道，此乃不可抗力；最后噴吹罐的密封性，由于24小時(shí)不停的輪上引發(fā)氮?dú)馐褂昧吭黾拥囊蛩兀覀儾扇×巳缦碌拇胧?/span>

3.2.1  閥門(mén)老舊破損

噴煤系統(tǒng)內(nèi)需要用到氮?dú)獾拈y門(mén)有布袋箱滅火閥、中速磨機(jī)滅火閥以及原煤倉(cāng)滅火閥，加強(qiáng)對(duì)這些閥門(mén)的日常點(diǎn)檢工作，不但可以保證一旦發(fā)生事故可以靈活好用，還有就是這些閥門(mén)如果有損壞就會(huì)造成氮?dú)獾男孤叮斐蓪?duì)氮?dú)獾睦速M(fèi)，氮?dú)赓M(fèi)用的上升。定期做好管道的測(cè)厚工作能夠有效的預(yù)防管道磨損帶來(lái)的氮?dú)庑孤叮?/span>

3.2.2  布袋脈沖

在保證布袋能夠正常工作的情況下，適當(dāng)降低布袋脈沖壓力來(lái)減少氮?dú)庀模品巯到y(tǒng)二個(gè)布袋，每個(gè)布袋系統(tǒng)有20個(gè)小箱體，有20個(gè)脈沖閥，每個(gè)布袋一小時(shí)要脈沖充壓10個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)12次，二個(gè)布袋合在一起每小時(shí)就是240次，把一次的脈沖壓力由原來(lái)的0.56MPa降到0.53MPa左右，那么保守估計(jì)，2個(gè)布袋一個(gè)月大概能減少4萬(wàn)元左右的氮?dú)赓M(fèi)用。

3.2.3  噴吹罐罐壓

在能夠完全保證高爐所需噴煤量的情況下，降低噴吹罐的氮?dú)鉀_壓，減少對(duì)噴吹罐內(nèi)氮?dú)獾氖褂昧浚m當(dāng)?shù)拈_(kāi)大煤流閥，提高管道內(nèi)煤粉的噴吹濃度，降低消耗輸送介質(zhì)。此外，調(diào)整備用罐自動(dòng)沖壓時(shí)間，由原來(lái)在用噴吹罐煤粉剩余6t時(shí)，備用罐開(kāi)始沖壓，改為4t，減少?zèng)_壓過(guò)早帶來(lái)的浪費(fèi)。

假定高爐需要噴煤30噸/小時(shí)，在能夠滿足正常噴煤量的情況下，將噴吹罐的壓力由原來(lái)的0.95MPa降低為0.90MPa，并且調(diào)整煤流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度由原來(lái)的45%開(kāi)大到65%，這樣就能有效的減少每小時(shí)噴吹罐里所需要沖壓的氮?dú)狻?/span>

4  結(jié)論

第二煉鐵廠噴煤在節(jié)能降耗取得一定的成績(jī)。但是在能源、資源供應(yīng)日益緊張的今天，應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到煉鐵發(fā)展的方向已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單追求規(guī)模、質(zhì)量和成本的問(wèn)題。如何合理及最大限度利用資源，減少污染排放，變廢為寶，促進(jìn)煉鐵的可持續(xù)發(fā)展是我們今后努力的方向。

5  參考文獻(xiàn)

[1] 席菁. 高爐煤粉噴吹自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].東北大學(xué)，2010.

[2] 李新平，張武杰.龍鋼5號(hào)高爐噴煤工藝及投運(yùn)生產(chǎn)實(shí)踐. 陜西龍門(mén)鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵廠，2015.