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提高邯钢高炉喷煤比的研究与应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-20  作者:高永会 冯 帅  浏览次数:1177
 
核心提示:摘要:邯宝炼铁厂从喷煤系统和高炉系统两方面提高喷煤比。 改造喷煤系统中的喷煤罐排气装置和稳压装置,调整放散操作和喷吹操作,保证将喷煤准确性控制在0.2 t / h 以内,均匀性控制在 5t /h 以内。 改造高炉系统中的布料溜槽,投建 4#热风炉,不断优化布料矩阵,提高富氧率和顶压,喷煤量达到50t /h,喷煤比提高至 150kg /t 左右。 关键词:高炉煤比;排气装置;稳压装置;布料矩阵
 提高邯钢高炉喷煤比的研究与应用

高永会 冯 帅

(河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂)

摘要邯宝炼铁厂从喷煤系统和高炉系统两方面提高喷煤比。 改造喷煤系统中的喷煤罐排气装置和稳压装置,调整放散操作和喷吹操作,保证将喷煤准确性控制在0.2 t / h 以内,均匀性控制在 5t /h 以内。 改造高炉系统中的布料溜槽,投建 4#热风炉,不断优化布料矩阵,提高富氧率和顶压,喷煤量达到50t /h,喷煤比提高至 150kg /t 左右。

关键词高炉煤比;排气装置;稳压装置;布料矩阵

0 前言

高炉喷吹煤粉可以有效减少焦炭的用量,进而减少焦化行业对炼焦煤资源的整体需求,从而降低煤焦化产生的环境污染,同时喷吹煤粉又可以作为一项调节高炉冶炼的有效手段,为高炉富氧鼓风创造条件1。 邯钢要进一步提高企业的经济效益,就必须提高喷煤比2。 目前,邯宝炼铁厂两座高炉的喷煤比平均为120kg /t左右,喷煤准确性难以控制在±0.5t / h 以内,倒罐时瞬时速率偏差15t / h 以上,均需要进一步改善。

1   提高喷煤比

邯宝炼铁厂为提高喷煤比,通过采取设备改造、工艺参数调整等措施,从喷煤工序和高炉工序两个方面着手,提高喷吹煤粉的准确性、均匀性以及高炉煤比。

1.1 改造设备

1.1.1改造布料溜槽

高炉炉顶布料溜槽原设计为圆弧形布料溜槽,高炉休风后观察炉顶料面" 平台+漏斗" 模式并不规则。 通过进行停风试验发现,圆弧形布料溜槽布料时料流面宽且薄,在实际生产中,容易受煤气流的影响,炉料受到冲击,不能按照布料矩阵进行布料。 因此,在高炉炉况不顺时,通过调整布料制度,收效甚微。 将高炉布料溜槽改为方形,这种溜槽的料流面窄且厚,一定程度上能抵制煤气流的冲击,提高布料精度,确保料面规则,从而有效控制了气流分布,间接提高了煤比。

1.1.2 投建 4#热风炉

2#高炉的 2#热风炉后期格子砖堵塞严重,不吃风量,顶温最高只有 1030 ℃ 。 在倒炉过程中,风温波动较大,影响高炉的稳定性3。 邯宝炼铁厂决定尽快投建 4#热风炉,以缓解风温低的问题。 4#热风炉投建使用 后, 2#高炉风温由1030 ℃ 提升至1100 ℃ ,并且仍有升高的潜力。 2#高炉热风炉风温波动明显减小,对高炉的不良影响得到了有效控制;燃料比明显下降,高炉主要技术指标明显提升,其中燃料比从之前的525kg/t 改善至目前的510 kg / t,焦比由 330 kg/ t下降至305kg / t,喷煤比由 140 kg / t 上升至 150kg /t。 在烧炉煤气量允许的情况下,增加烧炉煤气量,提高风温使用水平;在大气湿度较大的情况下,减少加湿量或关闭加湿,以减少加湿带来的燃料消耗,但是当喷煤比较低时,可以少量使用加湿。

1.1.3喷煤罐排气装置的应用

改造前,喷煤罐装煤时,气体透过滤网排出,由于滤网面积小,瞬间气体量大,气孔容易堵塞,装 20t 煤的时间超过5 min,导致充压时间缩短,煤粉无法在喷煤罐内充分流化,喷吹时会影响喷煤的准确性和均匀性。 喷煤罐排气装置改造后,安装的支撑架、滤袋,只允许气体通过,下煤阀关闭后,煤粉自动下落至罐内, 整个装煤过程可以控制在 2 min 以内,缓慢充压,煤粉充分流化,保证了喷煤的均匀性和准确性。 高炉风口内进煤量均匀,提高了煤粉的燃烧率,降低了未燃煤粉数量,有利于高炉顺行。 此外,喷煤罐的 Φ350 半球阀是关键设备,保证罐内有足够的压力可以将 煤粉输送至高炉。 生产过程中,没有时间检查 Φ350半球阀是否磨漏,高炉休风后也只能拆卸检查,费时费力。 改造后,关闭 Φ350 半球阀,并向喷煤罐内充压,通过观察滤袋内是否有气体,可以判断阀门是否漏气,发现 Φ350 半球阀磨漏后可及时处理。 整个装置无死角,从而避免了积煤产生的安全问题。

1.1.4 在喷煤罐上安装稳压装置

稳压装置包括放散设备、耐磨设备和进气设备。放散设备是指在喷煤罐顶部设有大放散管道、小放散管道、新小放散罐道,并分别安装气动半球阀。 耐磨设备是指在新小放散管道和小放散管道在大放散管道的汇集处安装耐磨钢板,避免高压气体反复冲击大放散管道,导致漏煤,造成环境污染。 进气设备是指在喷煤罐中上部安装进气管道,并安装稳压调节阀、稳压切断阀。 稳压装置可以使喷煤罐的压力稳定,从而保证了喷煤的准确性和均匀性。

1.1.5 优化原燃料质量

优化原燃料粒度,对于含粉率大的澳矿和球团,在料场进行预筛。 通过开冷风,向杂矿仓嘴下料处鼓风吹干原料,块矿槽通风升温,防止块矿难下料等情况的发生。 对粘结在筛底的原料,2 小时清理一次,保证筛分效果。 对个别含粉率大或易粘结的仓,调整配吃量,减少粉末入炉,影响特别大时,适当调整炉料结构。 针对配用落地料的现状,做好料场打水的检查沟通,尽量减少打水量。 原燃料在炉内发生恶化时,及时调整焦炭负荷,提升透气性,降低炉况波动幅度,减少炉况波动时间,降低因炉况波动对产量的影响。

1.2调整工艺操作

1.2.1 不断优化布料操作

2017 年后,迫于成本和环保的压力,为保持炉况长期稳定顺行,持续优化布料操作。 高炉布料矩阵经

图片1的调整,边缘气流得到了有效抑制,中心气流逐步增强,煤比从120kg / t提高至 130kg /t 以上。 操作上要在兼顾高炉长寿的基础上保证中心气流通畅,达到合理的煤气分布,在保证顺行性和透气性的基础上,随着风量增加、炉缸工作的改善,逐步减小中心焦的使用机率或将中心焦角度向外移动,从而提高煤气和能量的利用效率,采取平台加漏斗的装料制度,煤气利用率逐步达到 49.5%以上,保证炉体水温差在 2.5~4℃ ,尽量提高喷煤比,降低焦比,实现炉况的长期稳定顺行。

1.2.2 调整放散操作

邯宝炼铁厂高炉喷煤系统采用并罐无间隔喷吹模式,以保证高炉不停煤。 A 罐喷煤的同时,B罐要进行放散、装煤、充压、等待 4个步骤。 放散太快,罐体会对喷吹平台产生巨大的作用力,使工作罐的称重受到较大影响,从而导致喷煤速率大幅度波动。放散太慢,导致其他步骤延后,影响煤粉在喷吹罐的流化。 综合考虑,放散时先打开中放散、小放散将罐内压力卸至0.25 MPa,再打开大放散将压力全部卸出,可以有效提高喷煤速率的稳定性。

1.2.3 调整喷吹操作

改进前的高炉喷煤罐压力难以控制,喷煤过程中,实际压力小于设定压力0.02 MPa 时,通过增加 锥部流化、底部流化进气量,罐压升高较快,喷煤速率会瞬间升高。 随着实际压力升高,当其超过设定压力 0.02 MPa 时,小放散又开启,反复恶性循环,罐压难以稳定,喷煤速率难以稳定。 小放散阀频繁开关,高压气体反复冲击放散管道,导致管道经常磨漏、漏煤,不仅影响生产,还污染环境。

改进后的喷煤罐稳压调节阀采用 PID 控制,根据实际罐压和设定罐压差值的大小,自动调节。 喷吹时,稳压切断阀处于常开状态,新小放散阀和稳压调节阀根据实际罐压和设定罐压的差值自动调节,方式为: 当实际罐压高于设定罐压 0. 005 ~ 0.006 MPa时,新小放散阀打开、卸压,待两者相等时,新小放散阀关闭;当实际罐压低于设定罐压0.001 MPa时,稳压调节阀采用 PID调节,实际罐压小于设定罐压越大,阀门开度越大,进气量越大,罐压升高;实际罐压接近或等于设定罐压时,阀门开度越小,进气量也随之变小,直至为零。 喷煤罐的压力稳定,提高了喷煤速率的稳定性。

1.2.4 提高顶压和富氧率

顶压由 215kPa提高到目前的 225 kPa。 顶压的升高,有利于增加煤气与矿石的接触时间,降低煤气流速,进一步提高煤气利用率。 富氧率由1.8%提高到 4%,可以增加煤粉的喷吹量,二者相辅相成。 喷煤量达到 50t/h,喷煤比提高至150kg/t。 由于邯宝炼铁厂高炉采用的是并罐式料罐,布料过程中不可避免地出现布料偏析现象。 为消除布料偏析,采取2~4h 倒罐操作,即根据料尺的走势,调整倒罐的频率,料尺偏差控制在 0.1m 之内,在一定程度上维持了气流的稳定。

2 实施效果

通过改造设备、调整工艺操作等手段,高炉喷煤稳定性有了较大地提高,喷煤准确性控制在 0.2 t/h以内,避免了因喷煤速率波动造成高炉减风的发生。2 座高炉喷煤比有了较大的提高,煤比达到 140kg /t以上,2017 年 7月份平均喷煤比达到了151kg /t。

3  结论

(1)邯宝炼铁厂高炉系统不断优化布料矩阵,稳定边缘气流、炉体静压,煤气利用率提升至 50%。风温由 1030 ℃提升至 1100 ℃ ,顶压由 215 kPa 提高到 225kPa,高炉富氧率由 1.8%提高到 4%,喷煤量达到 50t /h,煤比提高至 150kg /t。

(2)喷煤罐的排气装置缩短了装煤时间,稳压装置保证了喷煤罐压力的稳定,提高了喷煤的准确率和均匀率。

(3)喷煤罐稳压调节阀采用PID 控制,根据实际罐压和设定罐压差值的大小,自动调节。 喷煤罐的的压力稳定,提高了喷煤速率的稳定性。

4  参考文献

[1] 王竹民,吕庆,王磊.原燃料冶金性能对邯钢高炉喷煤的影响 [J].钢铁,2010,45(5):7~ 10 

[2] 曹海. 马钢2500 m3高炉提高煤比生产实践[J].河北冶金,2014,21(1):35-37.

[3] 竺维春,王颖生.首钢2 号高炉喷煤置换比试验研究[J]. 炼铁,2003,44(4):14~ 18.

 

 
 
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