冯 帅  谢建军 刘明明

(河钢集团邯钢公司)

摘 要 针对邯宝炼铁厂2座3200m3高炉喷煤稳定性不好的状况,通过采取喷煤设备的改造、喷煤过程控制工序的改进和喷煤工艺参数的调整等措施,使喷煤稳定性明显提高。喷煤准确性,即小时实际喷煤量与高炉需求煤量的偏差能够控制在±0.5t/h以内;喷煤均匀性,即瞬时速率的极值与设定速率的偏差能控制在±0.5t/h以内,为高炉长期稳定顺行创造了有利条件。

关键词  高炉 喷煤 准确性  均匀性

喷煤稳定性包括两方面,一是喷煤准确性,即小时实际喷煤量与高炉需求煤量的偏差,影响高炉的焦比、煤比和燃料比;二是喷煤均匀性,即瞬时喷煤速率的极大值、极小值与设定速率的偏差,它影响着高炉的透气性指数,瞬时喷煤速率偏差过大,可能导致炉况波动。目前,邯宝炼铁厂2座3200 m3高炉喷煤稳定性不好,喷煤准确性难以控制在±1t/h以内,且喷煤均匀性偏差较大,有时瞬时喷煤速率的极大值与设定速率的偏差达15t/h以上,这两方面均需要进一步改善。

1  喷煤稳定性提高的措施

1.1 喷煤设备的改造

(1)改变充压方式。喷吹罐内煤粉流化的好坏,决定着煤粉输送是否顺畅。喷吹罐以前采用上部充压的方式,罐内煤粉从上部被压实,未能充分流化。现改为下部充压模式,通过锥部流化、底部流化、反吹流化进行充压:4个上锥部流化孔,位于距罐底高1500 mm处,对称环布一周;2个下锥部流化孔,位于距罐底高600 mm处,呈180o对称分布;2个底部流化孔,位于罐底,距中心150mm呈轴对称5布;950mm流化床,位于距罐底高300 mm处。

(2)安装加速装置。喷吹罐到补气调节器这段距离属于浓相输送,输送效果差时,喷吹速率就大幅波动,甚至出现不走煤、停煤现象。在出煤阀和出煤阀中间的软连接里安装一个加速装置。该装置是两头宽中间窄的耐磨合金管,起加速煤粉流动、稳定喷吹的作用,同时也增加了金属软连接的使用寿命。

(3)反吹阀的应用。在出煤粉阀和给煤阀中间安装一个氮气反吹阀。在充压过程中,打开出煤粉阀,关闭给煤阀,反吹气体与底部流化、上锥部流化、下锥部流化同时向喷吹罐内充氮气,使得煤粉充分流化:喷吹过程中,打开出煤粉阀和给煤阀,反吹气体可加速煤粉流动和稳定喷吹。

(4)过滤孔板的应用。下煤阀和进煤阀之间设有排气管道,长约20m。在装煤过程中,煤粉下落至喷吹罐的同时,喷吹罐的气体被挤出,通过排气管道返回煤粉仓。此管道易堵塞,影响称重,尤其在装煤过程中影响该系列另一个罐称重,造成喷煤速率波动。在返粉管道上部安装一个过滤板,在装煤过程中,只允许气体通过,煤粉落回喷吹罐。省去20m返粉管道,避免管道堵塞后影响称重,即减少装煤时产生的速率波动。

(5)安装吹扫阀。在煤粉仓下煤阀(Φ350气动蝶阀)下部安装氮气吹扫管,下煤阀关闭的同时打开吹扫阀进行吹扫,避免因卡料而导致下煤阀开关不到位,纳入自动化程序后,装煤时间由8-10min缩短到1-1.5 min,为充压流化赢得了时间。

1.2 喷煤过程控制工序的改进

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。喷煤工序包含:放散过程控制工序，装煤过程控制工序,充压流化过程控制工序,喷吹稳压过程控制工序。

(1)放散过程控制工序。喷吹罐工作时罐内压力为0.6~0.7 MPa,喷吹完毕后直接打开大放散阀将压力全部卸掉。此时, 导致喷煤速率大幅度波动。通过在喷吹平台测量、分析发现,卸压过快是导致称重波动的主要原因。但放散过慢,时间加长又会导致充压时间被迫缩短影响煤粉在喷吹罐的流化。兼顾两方面考虑,对放散过程作了改进: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,将压力全部卸掉。通过现场实际操作验证,倒罐时的速率波动大幅降低。

(2)装煤过程控制工序。打开进煤阀,7s后开下煤阀和吹扫阀,喷吹罐装15-20t煤粉后,先关闭下煤阀和吹扫阀,23s后关闭进煤阀,保证所有煤粉落至喷吹罐,之后关闭大放散阀和中放散阀。

(3)充压流化过程控制工序。喷吹罐放散时间、装煤时间是一定值,尽量增大充压时间,缩短等待时间,可以使煤粉在喷吹罐中充分流化,同时降低氮气的消耗量。通过上锥部流化、下锥部流化、底部流化、反吹流化,向喷吹罐内进行充压流化。根据工艺计算和实践经验,设定进入每个流化孔的氮气流量比例为: Q上锥部流化: Q下锥部流化: Q底部流化: Q反吹流化=5:5:6:6。顶部的大充压阀,只作为应急充压,当工作罐出现问题必须倒罐而备用罐压力没有达到要求时,进行应急充压。

邯宝炼铁厂喷吹系统上锥部流化进风量Q(m3/h)与喷煤量M(t/h)的关系为:

Q = 0.03929M2+ 4.89286M + 68

由此可知,随着高炉喷煤量的增加,喷吹罐的工作时间缩短,上锥部流化、下锥部流化、底部流化、反吹流化的流量必须加大。在满足高炉需求的同时,尽量使煤粉在喷吹罐内充分流化。

(4)喷吹稳压过程控制工序。开始喷吹时,锥部流化阀、底部流化阀、反吹阀处于打开状态,大放散、中放散均为关闭状态,小放散和稳压阀根据实际罐压和设定罐压的差值自动调节。喷煤速率稳定的前提条件是工作罐罐压的稳定,实际罐压和设定罐压的差值越小,越有利于煤粉准确均匀的喷吹。但此时小放散阀和稳压阀就会频繁开关,降低设备使用寿命,更换设备的同时也会影响喷煤速率的稳定性。兼顾罐压稳定和设备使用寿命考虑,差值设定为0.006 MPa。当实际罐压高于设定罐压0.006 MPa时,小放散打开,待两者相等时,小放散关闭。当实际罐压低于设定罐压0.006 MPa时,稳压阀打开,待两者相等时,稳压阀关闭。

1.3  喷煤工艺参数的调整

(1)中压压缩空气流量的调节。高炉通知送风,工长及时到现场开压缩空气手阀,主控压缩空气流量暂定为1200m3/h。保证管道混压、分煤瓶压一直高于热风压力。随着高炉热风压力升高,逐加大压缩空气流量至1500 m3/h。此外,为保证高炉喷煤安全,设定连锁程序,喷吹罐罐压低于0.4MPA时,给煤阀打不开。分煤瓶压力低于高炉热风压0.08 MPa时,出煤阀打不开。

煤粉喷吹属于气固两相输送,中压压缩空气流量的大小,对喷煤速率的稳定非常重要。根据高喷煤量的不同,压缩空气流量也会不同。

(2)高炉大幅度减风时喷煤工的操作。高炉炉况不顺或遇有特殊情况时,可能大幅度减风。此时，喷煤量也会大幅度减少,甚至停煤。喷吹工应急作是:罐压调节打“手动”。避免速率波动,手动降低差压。随着高炉大幅度减煤,逐渐提高压缩空气流量。高炉停煤时,压缩空气流量加到最大(1500m3/h),高炉送煤时,压缩空气流量再逐渐减少，按上述规定操作。

(3)独立罐压的设定。高炉喷煤系统采用并罐无间隔喷吹模式,起初两个喷吹罐共用一个罐压设定,认为两个喷吹罐规格尺寸一样,设定同样的罐压可以达到同样的喷煤速率。在实际生产中,两个喷吹罐的工作罐压是不同的,倒罐时的速率波动(10- 15 )/h,很难完成“无缝对接”。设定每个喷吹罐有自己独立的罐压系统的同时,规定倒罐时个罐罐压不能相差超过0. 1 MPa,超出时喷吹工需手动调节。实施后,倒罐的速率波动幅度大幅降低，基本能够控制在±5t/h以内。

(4)增加喷吹罐小放散报警。喷吹系统中,新小放散和稳压阀根据实际罐压和设定罐压的差值自动调节罐压。实际罐压高于设定罐压0.006 MPa时,小放散打开。此时,新小放散打不开,未及时卸压会导致速率波动,甚至过滤器憋爆。增加报警程序,在小放散阀打不开15s后报警,喷吹工手动调节。此外,喷吹罐出现双信号时,及时复位。

2  生产效果

(1)喷煤准确性。按设定喷煤量为20t/h比较,改进前的喷煤量为20.94t/h,小时实际喷煤量与高炉需求煤量的偏差为20.94t/h;改进后的喷煤量为20. 12t/h,小时实际喷煤量与高炉需求煤量的偏差仅0.121h。

(2)喷煤均匀性。改进前的瞬时喷煤速率的极大值为36.44t/h,极小值为5.36t/h,即瞬时速率的极大值与设定速率的偏差为16.44t/h;改进后的瞬时喷煤速率的极大值为24. 94 t/h,极小值为15.21 t/h,即瞬时速率的极大值与设定速率的偏差为4.94t/h。

3  结语

通过喷煤设备的改造、喷煤过程控制工序的改进和喷煤工艺参数的调整等,邯宝2座3200 m3高炉的喷煤稳定性明显提高:喷煤准确性,即小时实际喷煤量与高炉需求煤量的偏差能够控制在±0.5t/h以内;喷煤均匀性,即瞬时速率的极大值与设定速率的偏差能控制在±5t/h以内,为高炉长期稳定顺行创造了有利条件。