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)自動化程序優(yōu)化及噴吹模式創(chuàng)新，從噴煤制粉生產(chǎn)過程控制、氮氣消耗降低等措施為高爐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。高爐對其生產(chǎn)過程的連續(xù)性、穩(wěn)定可靠性要求很高，這就對噴煤的生產(chǎn)過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)就引入自動化理念，并在持續(xù)生產(chǎn)中不斷改進完善工藝流程，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)過程中，作為噴煤系統(tǒng)中核心部分的自動化控制系統(tǒng)要建立嚴密的控制體系，從提高噴吹和系統(tǒng)的穩(wěn)定性到嚴格完整的控制都要進一步的開放和研究，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)定高效運行。本文闡述近幾年南鋼噴煤工藝不斷改進的成果及開展節(jié)能降耗的有效舉措。

2  噴煤工藝流程介紹

原煤由火車（汽車）運至煤場，然后用行車將火車（汽車）上的原煤卸至煤場。需要輸送原煤時，由煤場內(nèi)的行車將原煤裝入受煤斗（3只），經(jīng)受煤斗下的計量皮帶機（3條）、平皮帶機和配倉皮帶機運至原煤倉。原煤倉的原煤經(jīng)圓盤給料機均勻的加入磨煤機。干燥劑為熱風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)過高溫引風機和制粉系統(tǒng)中的排粉風機形成的負壓吸入磨煤機。磨煤機磨制的合格煤粉沿磨機出口管道進入布袋收粉器被收集后進入煤粉倉。煤粉倉下的高壓并列式噴吹罐將煤粉向高爐輸送。高爐平臺上設(shè)分配器，由管道輸送過來的煤粉經(jīng)分配器支管通過插入高爐風口直吹管的噴槍噴入風口。

2.1  上料系統(tǒng)

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

（2）儲煤場建筑面積150×33m2，內(nèi)設(shè)10t橋式抓斗起重機三臺，混煤倉三個，三條配料皮帶秤配煤倉兩側(cè)分別貯存不同品種原煤，儲煤場有防雨、防凍和混配煤功能，儲煤能力約為21000t左右，為保證中速磨煤機安全，皮帶機上方設(shè)電磁除鐵器兩臺，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、稱重給煤機、中速磨機、一次布袋收粉器、主排粉風機及煙氣升溫爐與噴吹系統(tǒng)合建在一個區(qū)域內(nèi)。

（2）原煤倉容積為500m3，為使原煤倉下料順暢，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，料位檢測采用德國進口超聲波料位儀。

（3）煤粉倉容積900m3，采用倉底流化器結(jié)構(gòu)，共有3個稱重支腿，為保證煤粉暢通，錐體角度70°。每個錐體都設(shè)有沸騰流化裝置，使用氮氣沸騰，煤粉倉設(shè)倉頂小布袋，過濾面積200m3。

（4）中速磨采用大峘Em95中速磨兩臺，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)生的高溫煙氣（約1000℃），進入混合室和含氧低的高爐熱風爐廢氣（100-250℃）混合后，進入磨煤機作為煤粉的干燥氣。

2.3  噴吹系統(tǒng)

（1）包括6個噴吹罐、供氣系統(tǒng)、噴吹管線、分配器、煤槍及噴煤計量、安全監(jiān)測等。高爐噴吹煤粉輸送按濃相輸送進行設(shè)計，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）常壓容器煤粉倉設(shè)防爆孔，高壓容器噴吹罐設(shè)安全閥，煤粉倉的錐體部分安裝倉底流化器。流化介質(zhì)為氮氣，在流化煤粉促進下料的同時，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）煤粉倉和噴吹罐設(shè)多個溫度測點，實時監(jiān)測煤粉溫度變化，如果溫度大于85℃報警并緊急充氮保護。

（4）煤粉倉設(shè)氣體監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測粉倉內(nèi)CO和O2的含量，CO超過2000PPm，O2超過8%，報警并緊急充氮保護。

3  節(jié)能降耗舉措

3.1  錯峰制粉節(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)不斷的開機生產(chǎn)，高壓電也就成為了噴煤班的主要可控成本項目，控制開機時間能夠有效的降低生產(chǎn)成本，高壓電依次分為：峰時：8:00-12:00；平時：12:00-17:00；峰時：17:00-21:00；平時：21:00-24:00；谷時：24:00-8:00。峰1.037元/度、平0.622元/度、谷0.307元/度，因此選擇開機的時間段，就能夠有效的降低用電量，從而達到節(jié)約電費的目的。我噴煤班通過不斷的討論研究提出了錯峰制粉的生產(chǎn)方式：采用白班時間少生產(chǎn)多檢修維護，小夜班和大夜班多開機生產(chǎn)，白班盡量在12點以后開機，小夜班粉倉高了就停機，大夜班接班后就趕緊開機生產(chǎn)，盡量多利用平時和古時的時間段來生產(chǎn)。表1就是2019年錯峰制粉用電量的統(tǒng)計：

結(jié)論：根據(jù)2019全年噴煤用電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出每月峰電平均161155度，占總用量的13.1%，平均每天節(jié)省1h峰電開機時間。

圖1為2020年3月份錯峰制粉的用電情況：

由圖1可見，我噴煤班的錯峰制粉的方法還是非常有效果的，白班開機時間少，節(jié)約的電費最多，小夜班開機時間略多，節(jié)約的電費僅次于白班，大夜班開機時間最多，因此節(jié)約的電費最少。

3.2  降低氮氣消耗節(jié)約生產(chǎn)成本

我噴煤班現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模的使用氮氣，在制粉系統(tǒng)的布袋脈沖、噴流使用6個噴吹罐，因此哪個噴吹罐密封性差有漏壓的情況極易察覺到，很容易及時處理，因此也不是重要因素。

因此，2019年我噴煤班制定新的氮氣使用目標為5700m3/h，針對以吹煤粉、以及各滅火閥的氮氣滅火，統(tǒng)統(tǒng)都是使用的氮氣，因此如何在生產(chǎn)過程中，采取各種措施有效的降低氮氣的使用量，就能很好的降低了噴煤的生產(chǎn)成本：

經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)查顯示之前2018年每個月的氮氣消耗量基本在6300m3/h，增加氮氣使用量的主要原因：

布袋脈沖，噴吹罐沖壓，都是在24小時不停歇的使用當中，因此其重要性不言而喻，其狀況的改善能極大的降低氮氣的使用量；系統(tǒng)各部分的滅火閥，系統(tǒng)一旦發(fā)生溫度過高或著火情況，可以迅速利用氮氣這種惰性氣體，低溫快速流動帶走熱量，其次，有些設(shè)備的清掃也是用氮氣來吹掃，因此這些對于氮氣的使用的需求也是極大的。氮氣總管壓力一般很少有波動，基本很少影響氮氣的使用量；其次，由于蘭炭的使用，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小時不停的輪上引發(fā)氮氣使用量增加的因素，我們采取了如下的措施：

3.2.1  閥門老舊破損

噴煤系統(tǒng)內(nèi)需要用到氮氣的閥門有布袋箱滅火閥、中速磨機滅火閥以及原煤倉滅火閥，加強對這些閥門的日常點檢工作，不但可以保證一旦發(fā)生事故可以靈活好用，還有就是這些閥門如果有損壞就會造成氮氣的泄露，造成對氮氣的浪費，氮氣費用的上升。定期做好管道的測厚工作能夠有效的預防管道磨損帶來的氮氣泄露；

3.2.2  布袋脈沖

在保證布袋能夠正常工作的情況下，適當降低布袋脈沖壓力來減少氮氣消耗，制粉系統(tǒng)二個布袋，每個布袋系統(tǒng)有20個小箱體，有20個脈沖閥，每個布袋一小時要脈沖充壓10個循環(huán)，每個循環(huán)12次，二個布袋合在一起每小時就是240次，把一次的脈沖壓力由原來的0.56MPa降到0.53MPa左右，那么保守估計，2個布袋一個月大概能減少4萬元左右的氮氣費用。

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，降低噴吹罐的氮氣沖壓，減少對噴吹罐內(nèi)氮氣的使用量，適當?shù)拈_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)整備用罐自動沖壓時間，由原來在用噴吹罐煤粉剩余6t時，備用罐開始沖壓，改為4t，減少沖壓過早帶來的浪費。

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

4  結(jié)論

第二煉鐵廠噴煤在節(jié)能降耗取得一定的成績。但是在能源、資源供應日益緊張的今天，應該清醒地認識到煉鐵發(fā)展的方向已經(jīng)不再是簡單追求規(guī)模、質(zhì)量和成本的問題。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

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

[2] 李新平，張武杰.龍鋼5號高爐噴煤工藝及投運生產(chǎn)實踐. 陜西龍門鋼鐵有限責任公司煉鐵廠，2015.