天鐵崇鋼高爐噴煤系統技術改造

任學利，趙月生，申和亭（天津天鐵冶金集團崇利制鋼有限公司，河北涉縣056404）

天鐵崇鋼高爐噴煤系統技術改造

任學利，趙月生，申和亭
（天津天鐵冶金集團崇利制鋼有限公司，河北涉縣056404）

[摘要]針對高爐噴煤系統噴煤過程中噴吹量不穩的問題，分析了其產生原因。通過在原噴煤系統上增設二次補氣裝置、調整原有噴吹控制方法、規范崗位操作手法等改進措施，有效地解決了高爐噴煤不穩定的問題，確保了高爐噴煤系統的生產運行，降低了高爐燃料消耗，提高了經濟效益。

[關鍵詞]噴煤；改造；高爐

1　引言

天鐵集團崇利制鋼有限公司現有505 m3高爐3座，噴煤系統配備1臺30 t/h中樞磨和1臺20 t/h的中樞磨。2012年以前，由于設備和工藝控制等方面原因，高爐噴煤按爐內情況需頻繁手動調節噴煤量。由于人工調節噴煤量的誤差和頻繁調整，造成高爐噴吹煤量頻繁波動，噴吹量誤差有時達到15%以上，由此造成高爐噴煤量的不均勻，嚴重破壞了高爐熱制度穩定和壓量關系穩定?，F象包括：堵槍，風口前煤流不穩，瞬時噴吹速度變化過快，高爐極易發生憋風現象，嚴重的造成懸料，煤氣流失常。

經過探討，通過在原噴煤噴吹系統上增設二次補氣裝置、調整原有噴吹控制方法、規范崗位操作手法等措施，迅速穩定了高爐噴吹系統，消除了噴煤過程不穩定對高爐生產所帶來的影響，確保了高爐噴煤系統的生產運行，高爐順行平穩，鐵水質量和高爐日產量得到提高，高爐燃料耗進一步降低，為公司創造了的經濟效益。

2　技術原理及改進內容

2.1技術原理

如圖1所示，噴吹系統主要是向高爐輸送煤粉，細煤粉利用自重從煤粉倉落到噴吹罐中，并用氮氣充壓。每座高爐都設計有兩個噴吹罐，當一個噴吹罐裝滿煤粉并充壓到壓力設定值后，開始噴煤。噴空后，另一個裝滿煤粉的噴吹罐就與煤粉輸送管道接通，經過短暫的過渡，噴空的操作罐開始卸壓、裝煤粉和再充壓，周而復始，按順序進行噴吹。

圖1穩定噴吹控制原理示意圖

煤粉從噴吹罐經二次補氣輸送至高爐風口，具有下列壓力平衡關系式:

式中，P1為一噴吹罐壓力，MPa；Ph為一風口前壓力，MPa；駐Px為輸送中煤粉壓力損失；駐PG為輸送中二次風壓力損失。

從公式（1）可知，P1、Ph一定的情況下，駐PG增加（即二次風量增加），則駐Px減?。疵悍蹏娏繙p?。?，反之亦然。因此煤粉的噴吹量的關系曲線是一定的，如圖2所示，因此煤粉的噴吹量控制可通過控制二次補氣量來實現。

圖2　噴吹量QN與二次補氣量W關系曲線圖

2.2控制方式

噴煤噴吹主要是調節噴吹罐壓力，瞬時噴吹量是根據噴吹罐重量在30 s內罐重間隔差值進行運算的。噴吹時根據高爐設定每小時噴吹量與瞬時噴吹量在1 000 kg大小誤差，開始調節增加（減少）噴吹罐壓力，來調節噴吹量，因此噴吹罐壓力大小直接影響整個噴吹系統噴煤量。這樣會造成噴吹調節滯后，系統壓力不穩定，從而導致噴吹速度不穩定，在高爐風口看到的煤粉在風口分布非常不均勻，煤粉在風口處無力盤旋。

為了保證噴吹量的穩定均勻，需要保持噴吹罐內壓力的穩定，通過調節充壓調節閥的開度來保持罐壓穩定在設定范圍內。通過探討分析，決定在噴吹管道上增加二次補氣調節閥和快速切斷閥，瞬時噴吹量由原來得30 s采樣一次，改為2 s采樣一次，根據椎棧原理，始終取最近20個數的平均數。瞬時噴吹量再根據高爐需要的每小時噴煤設定量，兩者誤差大于50 kg時，10 s內首先調節二次補氣調節閥，當設定值大于實際值時，閥位開小，反之，閥位開大。如果誤差大于100 kg時，20 s后就開始調節一次補氣調節閥。換而言之，一次補氣調節為噴吹系統粗調，二次補氣如同細調。目的是通過保證噴吹管道壓力的穩定，來控制煤粉在管道內形成穩定的噴射流，最終保證了噴入高爐煤粉流的穩定。上述自動控制程序利用PLC編寫，程序采用梯形圖編寫，不再贅述。

2.3改造措施

對高爐噴煤系統穩定性的改造，主要措施為：

2.3.1對工藝設備的改造

在噴吹管道中間有較大彎道，噴吹過程阻力明顯增大且不易穩定噴吹速度，因此在噴吹管道合適部位增加二次補氣裝置，以增加穩定性，提高噴吹動力。二次補氣源與一次補氣分開，單獨設立，在二次補氣管道上設氣動切斷閥、調節閥、壓力表和流量計，實現遠程計量與操作控制。

定期更換噴吹罐底部流化床：（1）使其必須具有均勻分布氣體的作用，以保證在流化器附近創造一個良好的氣－固接觸條件，使煤粉流動起來，消除死區；（2）在操作過程中不被堵塞和磨損；防止出現氣流分布不均勻，煤粉流化不好，造成溝流和死區，使噴吹過程不能進行。

保證硫化、充壓、補氣等氣動調節型閥門的靈敏有效，可能的條件下，閥門啟動氣源采用較為干燥、清潔的氮氣，以減少閥門損壞。

對噴吹管道上和噴吹罐上的金屬軟連接進行調整，消除因安裝過長、過短、斜拉、距中心線偏差較大的軟連接而產生的稱量誤差，確保稱量精準。2.3.2對操作技術的改造

噴煤量大小主要由調整噴吹罐壓力、流化壓力、和補氣量3個參數來實現。過去的操作思路和方法，是以大幅調整罐壓的方法進行操作，方法單一，噴吹速度波動較大。改造后，以穩定罐壓為前提，對流化壓力、補氣量進行系統精細調節。

具體方法是：假設噴吹煤量在一定條件下，以合理調整底部流化進氣量來補償噴吹中罐壓的消減，實現噴吹罐壓力的動態平衡，保證罐壓穩定在波動極小的區間范圍內（規定±2 kPa），盡量減少使用頂部調節充壓的方法來補壓。其次，噴吹速度出現瞬時波動時，第一時間（10 s內）要調整二次補氣量，若仍未達到要求，則調整一次補氣量，最后調整罐壓。整個精細化操作過程，編入操作控制模式實現了自動化控制。

2.3.3在管理制度上的約束保證

首先，保證穩定的煤粉工藝指標（粒度：0.074 mm≥80%；水分≤1%）尤其水分指標嚴格控制，要嚴把進廠原煤水分關，充分利用好干煤棚的存儲風干作用，統一四班制粉操作溫度，合理控制當班煤粉存儲量（不大6 h噴吹量為存量值）。

其次，加強壓縮空氣定期排水管理，嚴格落實噴吹過濾器每罐一清理制度。另外，規定了壓縮空氣壓力不低于0.65 MPa，爐內工長的每次噴煤量變化不得大于±500 kg等要求，給噴吹穩定工作提供了良好外部保證。

3　實施效果

3.1實際效果

通過以上的改造和優化，從系統各參數看，噴吹動力大幅提高；以8#高爐3#罐為例，從高爐風口看，煤流急促有力，無斷續現象；從噴吹速度曲線看,噴煤瞬時速率波動幅度由改造前±1 500 kg優化到± 300 kg，且小于±300 kg，波動區間內穩定噴吹達90%以上；改造后高爐爐內反應，風口煤量分布均勻，壓量關系較好，利于爐況調整；煤粉燃燒充分，未燃煤粉明顯減少，透氣性變好；爐況順行平穩，燃料比月平均下降10 kg/t；以上證明噴吹穩定性工藝技術改造取得了明顯效果。

噴煤改造前后參數值變化見表1。

3.2指標對比

項目自2013年10月投入使用以來，高爐爐況順行平穩，燃料消耗下降，鐵水合格率明顯提高，具體指標對比見表2。

表1　噴煤改造前后參數值變化

表2　噴煤改造前后高爐指標值對比

4　結束語

本文對高爐噴煤系統的構成原理、控制方式、噴煤過程噴吹量不穩定進行了分析探討。根據生產運行實際情況，通過對高爐噴煤系統進行改造，有效地解決了高爐噴煤不穩定的問題。同時，使各煤槍均衡噴煤、時常堵煤槍、主管道堵塞等問題得到了有效解決，保證了高爐穩定順行，有效降低了高爐燃料消耗，提高了經濟效益。

參考文獻

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TechnicalM odification on Tiantie Chonggang BF CoalInjection System

REN Xue-li,ZHAO Yue-shengand SHEN He-ting
(ChongliSteel-Making Co.,Ltd.,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,HebeiProvince056404,China)

AbstractThe authors analyze the reasons forunstable injection amountin BF coalinjection system. Improvementmeasures ofadding secondary gas supply system,adjusting originalinjection controlapproach and standardizingoperation weretaken in theoriginalcoalinjection system toeffectivelysolvethe problem.The production and running ofBF coalinjection system was ensured with reduced BF fuel consumption and increased economicbenefit.

Key wordsBF;coalinjection;system;modification

作者簡介：任學利（1980—），男，河北人，工程師，主要從事冶金技術質量管理方面的研究工作。

收稿日期：2014-10-25修回日期：2014-11-20