高 波

( 新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001)

摘要:对新钢 2 500 m 3 高炉喷煤技术进步进行总结。通过采用三次补气技术、两座高炉喷煤系统互通技术以及对高炉喷枪结构进行优化改进等措施，实现了在低品质炉料条件下稳定、高效地向高炉喷吹煤粉。

关键词:高炉喷煤; 固气比; 补气技术; 喷枪结构

0 前言

喷煤是高炉炼铁生产的重要组成部分，国内外对喷煤降本增效技术研究相对比较成熟，也经历了从片面追求大喷煤比到结合自身条件选择经济喷煤比的过程^［1］。新钢两座 2 500 m³高炉( 9 号、10 号高炉) 分别投产于2009 年2 月和11 月，各有风口30个，两座高炉合建制粉喷吹主体设施，设计最大喷煤量 57. 5 t/h( 喷煤比 230 kg/t) 。高炉投产初期，入炉综合品位高达 57． 5%，喷煤比最高达170 kg/t，喷煤系统正常运转。但是，随着高炉入炉原燃料品质的逐年劣化( 最低综合年入炉品位只有 54. 88%) ，高炉炉况的长期稳定顺行受到影响，喷煤比也随之不断降低。新钢 2 500 m³ 高炉生产有自身的特点，其中入炉原燃料品质低，特别是喷吹用煤粉的品种多，质量波动大。在这种生产条件下，通过优化喷煤结构，对喷煤系统进行技术改造，配合高炉操作的不断优化来指导煤种的采购和选择，使高炉喷煤从原煤采购、进场直到喷入炉内的全过程更加科学合理，最终实现了喷煤降本增效的目的。

1 影响高炉高效喷煤的主要原因

1． 1 原煤品种多，质量波动大

新钢2 座2 500 m³ 高炉日消耗喷吹原煤约2 000 t，原煤场储煤约4.5 万 t，进厂原煤的特点是品种多、质量波动大。进场原煤质量情况见表 1。原煤由火车车皮或汽车直接入库卸车，入库原煤水分波动大，原煤中的石块、木块、煤矸石等杂质多，导致磨制的煤粉中杂质多，煤粉输送性下降，高炉各风口出煤浓度不一致，堵枪现象时有发生。此外，原煤进厂无规律，进厂原煤按南方无烟煤、北方无烟煤、烟煤三大类别分别堆放，难以分清具体煤种，造成各班实际混合煤的发热值、哈氏可磨指数、水分、硫分、灰分及挥发分等指标波动大，对制粉、输送设备参数的设置及成本控制影响较大。

1． 2 喷煤制粉效率低

由于原煤中石头、木块、稻草、塑料袋等杂物多，因此在制粉系统的布袋收粉仓底部安装了木屑分离器，但是使用一段时间后，木屑分离器的筛网容易堵塞，清筛网工作量大，同时由于粉尘大造成筛网筛分速率满足不了生产需求。为解决布袋收粉仓积煤的问题，曾经采用过加强原煤质量管理的方法，即从源头上清理杂物，同时去除煤粉筛，使原煤与煤粉均不过筛，在这种情况下，为了避免喷吹管路堵塞，适当增加了喷吹氮气用量及流化风量，但这会造成喷煤氮气消耗量增加，使生产成本上升，同时还不能彻底解决喷吹管路堵塞的问题。

在制粉过程中，受原煤质量及混合煤配比的影响，在磨混合煤时，如果给煤量较小，煤层较薄，就容易出现悬料现象，磨辊冲击磨盘会增大磨辊和磨盘的磨损; 如果给煤量较大，磨机会出现“磨不赢”的现象，经常吐渣。因此，磨机的台时产量长期维持在47 t/h以下，离设计台时产量( 60 t/h) 较远，造成制粉效率低，消耗高。

1． 3 高炉喷煤不稳定

高炉喷煤采用双罐并列单管路加炉前煤粉分配器工艺，喷吹管线长，支管弯头多。输送管道直径为DN125 mm( 引进德国技术，喷吹管道直径从喷吹罐到高炉分配器前是逐步放大的，由 DN100 mm 至DN125 mm，能够有效避免喷吹管路堵塞) ，但在生产中还不时碰到后端喷煤支管和后端总管拐角处磨穿的现象，同时喷煤量不稳定。除了受原煤质量差限制外，还存在的问题主要是喷吹用气过高，后端输送速度过快，同时现场有些支管拐角角度小，有的接近直角，容易冲刷磨穿管子。当煤粉质量差、分配器内煤粉流速低、压差过大、喷吹压力小且风量不够等情况出现时，易造成喷吹管路煤流阻损大，导致喷煤量不稳定甚至间断性堵枪，这时如果没有及时反吹堵枪支管，就会造成喷煤不稳定。此外，受堵枪影响，支管内长期存在风多煤少的情况，容易造成各处弯头、支管出现不同程度磨损。

1． 4 喷煤固气比低，氮气消耗高

在炉况稳定的前提下，高炉喷煤量长期稳定在40 t/h左右，喷吹氮气使用量稳定在2 250 m³ /h，流化氮气一般使用 350 m³ /h，喷煤固气比长期在 17kg/m³ 以下，属于稀相输送的范围，这距离行业高炉喷煤追求的浓相输送目标较远。稀相输送的主要原因如下: 煤质影响，如水分波动大，原煤中时常含杂物，造成煤粉质量波动，煤粉输送性下降，高炉各风口出煤浓度不均匀，需增加流化氮气; 设备故障多，易造成喷吹管路堵塞，需适当增加喷吹氮气用量及流化风量; 操作参数不合理，如磨机出口温度长期处于下限时，有可能造成环境温度低于露点，使煤粉的输送性变差，需增加氮气用量。鉴于此，提高固气比，降低氮气消耗成了喷煤降本的主要突破口。

2 改进措施

2． 1 加强煤场管理

要保证高炉喷煤的稳定，首先要净化原煤质量，把好第一道关。主要措施如下: 1) 原煤水分在 14%以下时可以直接上仓，水分超过 14% 的原煤则集中卸至场地上单独堆放，晾干后再上仓，确保进入磨机的原煤水分满足生产要求; 2) 改小行车加煤仓栅格尺寸，从以往的 200 mm × 200 mm 改为 150 mm ×150 mm，减少大块煤进入磨机; 3) 合理安排入库煤品种的堆放，便于原煤配比的稳定。

2． 2 优化磨机操作参数

磨机工作性能对整个喷煤系统的意义重大，要实现喷煤系统的优化，达到降本增效的目的，磨机操作参数的优化非常重要。

1) 控制磨机出口温度为 80 ～85 ℃，温度太高，磨机的给煤量将下降，磨机的产量势必减少; 温度太低，易造成煤粉结团积粉、挂蜡、结露，导致喷吹管路堵塞。

2) 提高磨机加载压力，可以有效增加磨辊对磨盘上原煤的碾压力，有利于原煤的碾碎，从而提高磨机的产量。

3) 增加布袋出口负压，有利于增加磨机的给煤量，从而提高磨机的产量，并能够有效防止吐渣现象。

4) 优化开停机过程，有效降低电机作业率。

5) 在磨盘上装一圈挡板，磨混合煤时，可增加磨盘的容量，加大煤层厚度，从而提高制粉产量，降低磨机作业率。

2． 3 改造煤粉筛

改旋转式筛煤为振动式筛煤，并加装双层弹簧消除震动，使过筛效率有了极大提高。同时，适当扩大了筛网孔径，使之不仅满足生产需求，还使清理筛网的工作强度明显减少。煤粉筛改造前后的实物图见图 1 中( a) ，( b) 所示。

2． 4 改造喷煤管路，降低煤粉输送阻力

由于只有一个分配器且安装在风口平台一侧，反吹管和喷吹支管错综复杂，对煤流阻力较大，不利于提高固气比，实现浓相输送。为此，减少了喷吹支管和弯头，同时加大支管弯头角度，将部分喷吹支管改装为大于 100°甚至是 180°的水平直管，以尽量实现每根支管等距离喷吹，同时也可以大大减少因堵枪而造成的氮气反吹次数，从而降低了氮气用量。

加大分配器盘径。将现场分配器盘径向上延伸，减小管道弯头并尽量拉直，使各支管管道长度基本相等，以达到均匀喷吹的目的。

2． 5 安装旁通阀，实现连续喷吹

1) 引进喷煤流量在线显示和瞬间调整技术，在2 座高炉总管上各新装 1 台气动调节陶瓷球阀来自动调节喷吹煤量，通过流量计发出的指令能自动控制喷吹煤量。

2) 在 2 座高炉总管之间安装旁通阀，当一座高炉喷吹罐出现故障时，可以通过旁通阀由另一座高炉的喷吹罐供煤。

3) 为便于检修，在主布袋粉仓底部安装旁通，当卸灰阀出现故障时，煤粉可通过旁通落入煤粉仓，这样不仅可以缩短检修时间，还有利于环保。

2． 6 应用三次补气及自动检堵反吹补气装置

在煤粉输送过程中，依靠调节旁路补气量可以在较大范围内调节煤粉流量，并且可以破坏生成的料柱，达到远距离稳定输送的效果。新钢 10 号高炉喷煤状况比9 号高炉稍差，表现在堵枪次数、反吹次数多于9 号高炉，分配器入口压力高于 9 号高炉，在相同炉内压力的前提下9 号高炉喷吹压力比 10 号高炉高0. 1 MPa。这是由于10 号高炉喷吹总管比 9 号高炉长100 m( 9 号高炉喷吹管路总长200 m，10 号高炉喷吹管路总长300 m) ，且 10 号高炉 88%的喷吹支管都比9 号高炉多1 个弯头，无形中增加了管道的阻力( 压差) 。为此，在喷吹主管上安装气动调节阀和管道。当阀前压力低于炉内压力 0. 015 MPa 时，自动打开三次补气调节阀提压; 当阀前压力高于炉内压力0. 02 MPa时，自动关闭调节阀。这样避免了换罐时分配器阀前压力低于炉内热风压力，保证了喷吹安全。

3 效果

采取以上措施后，新钢 2 500 m³ 高炉喷煤技术参数明显改善，喷煤稳定性也明显提高，喷煤系统技 术改造前后的情况见表 2。

3． 1 固气比显著提高

对喷煤系统优化改造后，开发应用了三次补气技术，实现了高炉喷煤安全、均匀、稳定，为进一步减少氮气用量提供了安全保证，为后期实现浓相输送提供了条件。

3． 2 喷煤系统稳定性增强

对两座高炉喷煤系统进行互通技术改造后，解决了单一高炉喷吹故障导致停煤的问题，实现了高炉稳定喷煤。引进在线瞬间显示喷量和瞬间调整喷量的技术后，缩短了喷煤换罐时间，减小了换罐时煤量波动，煤粉喷吹量更加稳定。

改造前后煤粉喷吹流量趋势图见图 2 中( a) ，( b) 所示。

3． 3 堵枪及磨风口明显减少

高炉实现连续稳定喷吹后，有利于减少堵枪。另外，将喷枪前端角度由原来的 4°增加为 7°，喷枪插入炉内距离从原来的 12 ～ 15 cm增加到 25 ～30 cm。采取以上措施后，高炉风口磨损现象明显减少。

4 结语

目前，国内生产优质焦炭的焦煤资源短缺，焦、煤价格差距较大，高炉喷煤在高炉生产降本增效中的作用越来越受重视。喷煤技术进步不仅有利于降低炼铁生产成本，还能减轻炼焦过程对环境的污染。在钢铁行业大力发展“高效节能、低碳低成本生产”的当下，炼铁工作者更应该结合自身喷煤系统的设备条件，不断优化喷煤操作技术，同时，根据高炉生产状况，选择合理的经济煤比，促进高炉喷煤技术不断取得进步。

［ 参 考 文 献］

［1］ 侯 兴． 国内外高炉喷煤现状和发展［J］． 江西冶金，2012，32( 3) : 40 －48．