馮 帥  謝建軍 劉明明

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司)

摘 要 針對(duì)邯寶煉鐵廠2座3200m3高爐噴煤穩(wěn)定性不好的狀況,通過(guò)采取噴煤設(shè)備的改造、噴煤過(guò)程控制工序的改進(jìn)和噴煤工藝參數(shù)的調(diào)整等措施,使噴煤穩(wěn)定性明顯提高。噴煤準(zhǔn)確性,即小時(shí)實(shí)際噴煤量與高爐需求煤量的偏差能夠控制在±0.5t/h以內(nèi);噴煤均勻性,即瞬時(shí)速率的極值與設(shè)定速率的偏差能控制在±0.5t/h以內(nèi),為高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行創(chuàng)造了有利條件。

關(guān)鍵詞  高爐 噴煤 準(zhǔn)確性  均勻性

噴煤穩(wěn)定性包括兩方面,一是噴煤準(zhǔn)確性,即小時(shí)實(shí)際噴煤量與高爐需求煤量的偏差,影響高爐的焦比、煤比和燃料比;二是噴煤均勻性,即瞬時(shí)噴煤速率的極大值、極小值與設(shè)定速率的偏差,它影響著高爐的透氣性指數(shù),瞬時(shí)噴煤速率偏差過(guò)大,可能導(dǎo)致?tīng)t況波動(dòng)。目前,邯寶煉鐵廠2座3200 m3高爐噴煤穩(wěn)定性不好,噴煤準(zhǔn)確性難以控制在±1t/h以內(nèi),且噴煤均勻性偏差較大,有時(shí)瞬時(shí)噴煤速率的極大值與設(shè)定速率的偏差達(dá)15t/h以上,這兩方面均需要進(jìn)一步改善。

1  噴煤穩(wěn)定性提高的措施

1.1 噴煤設(shè)備的改造

(1)改變充壓方式。噴吹罐內(nèi)煤粉流化的好壞,決定著煤粉輸送是否順暢。噴吹罐以前采用上部充壓的方式,罐內(nèi)煤粉從上部被壓實(shí),未能充分流化?，F(xiàn)改為下部充壓模式,通過(guò)錐部流化、底部流化、反吹流化進(jìn)行充壓:4個(gè)上錐部流化孔,位于距罐底高1500 mm處,對(duì)稱環(huán)布一周;2個(gè)下錐部流化孔,位于距罐底高600 mm處,呈180o對(duì)稱分布;2個(gè)底部流化孔,位于罐底,距中心150mm呈軸對(duì)稱5布;950mm流化床,位于距罐底高300 mm處。

(2)安裝加速裝置。噴吹罐到補(bǔ)氣調(diào)節(jié)器這段距離屬于濃相輸送,輸送效果差時(shí),噴吹速率就大幅波動(dòng),甚至出現(xiàn)不走煤、停煤現(xiàn)象。在出煤閥和出煤閥中間的軟連接里安裝一個(gè)加速裝置。該裝置是兩頭寬中間窄的耐磨合金管,起加速煤粉流動(dòng)、穩(wěn)定噴吹的作用,同時(shí)也增加了金屬軟連接的使用壽命。

(3)反吹閥的應(yīng)用。在出煤粉閥和給煤閥中間安裝一個(gè)氮?dú)夥创甸y。在充壓過(guò)程中,打開(kāi)出煤粉閥,關(guān)閉給煤閥,反吹氣體與底部流化、上錐部流化、下錐部流化同時(shí)向噴吹罐內(nèi)充氮?dú)?使得煤粉充分流化:噴吹過(guò)程中,打開(kāi)出煤粉閥和給煤閥,反吹氣體可加速煤粉流動(dòng)和穩(wěn)定噴吹。

(4)過(guò)濾孔板的應(yīng)用。下煤閥和進(jìn)煤閥之間設(shè)有排氣管道,長(zhǎng)約20m。在裝煤過(guò)程中,煤粉下落至噴吹罐的同時(shí),噴吹罐的氣體被擠出,通過(guò)排氣管道返回煤粉倉(cāng)。此管道易堵塞,影響稱重,尤其在裝煤過(guò)程中影響該系列另一個(gè)罐稱重,造成噴煤速率波動(dòng)。在返粉管道上部安裝一個(gè)過(guò)濾板,在裝煤過(guò)程中,只允許氣體通過(guò),煤粉落回噴吹罐。省去20m返粉管道,避免管道堵塞后影響稱重,即減少裝煤時(shí)產(chǎn)生的速率波動(dòng)。

(5)安裝吹掃閥。在煤粉倉(cāng)下煤閥(Φ350氣動(dòng)蝶閥)下部安裝氮?dú)獯祾吖?下煤閥關(guān)閉的同時(shí)打開(kāi)吹掃閥進(jìn)行吹掃,避免因卡料而導(dǎo)致下煤閥開(kāi)關(guān)不到位,納入自動(dòng)化程序后,裝煤時(shí)間由8-10min縮短到1-1.5 min,為充壓流化贏得了時(shí)間。

1.2 噴煤過(guò)程控制工序的改進(jìn)

高爐噴煤系統(tǒng)采用并罐無(wú)間隔噴吹模式,以保證高爐不停煤。噴煤工序包含:放散過(guò)程控制工序，裝煤過(guò)程控制工序,充壓流化過(guò)程控制工序,噴吹穩(wěn)壓過(guò)程控制工序。

(1)放散過(guò)程控制工序。噴吹罐工作時(shí)罐內(nèi)壓力為0.6~0.7 MPa,噴吹完畢后直接打開(kāi)大放散閥將壓力全部卸掉。此時(shí), 導(dǎo)致噴煤速率大幅度波動(dòng)。通過(guò)在噴吹平臺(tái)測(cè)量、分析發(fā)現(xiàn),卸壓過(guò)快是導(dǎo)致稱重波動(dòng)的主要原因。但放散過(guò)慢,時(shí)間加長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致充壓時(shí)間被迫縮短影響煤粉在噴吹罐的流化。兼顧兩方面考慮,對(duì)放散過(guò)程作了改進(jìn):放散時(shí)先打開(kāi)中放散、小放散,將罐內(nèi)壓力卸至0.25 MPa,再打開(kāi)大放散,將壓力全部卸掉。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作驗(yàn)證,倒罐時(shí)的速率波動(dòng)大幅降低。

(2)裝煤過(guò)程控制工序。打開(kāi)進(jìn)煤閥,7s后開(kāi)下煤閥和吹掃閥,噴吹罐裝15-20t煤粉后,先關(guān)閉下煤閥和吹掃閥,23s后關(guān)閉進(jìn)煤閥,保證所有煤粉落至噴吹罐,之后關(guān)閉大放散閥和中放散閥。

(3)充壓流化過(guò)程控制工序。噴吹罐放散時(shí)間、裝煤時(shí)間是一定值,盡量增大充壓時(shí)間,縮短等待時(shí)間,可以使煤粉在噴吹罐中充分流化,同時(shí)降低氮?dú)獾南牧?。通過(guò)上錐部流化、下錐部流化、底部流化、反吹流化,向噴吹罐內(nèi)進(jìn)行充壓流化。根據(jù)工藝計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),設(shè)定進(jìn)入每個(gè)流化孔的氮?dú)饬髁勘壤秊? Q上錐部流化: Q下錐部流化: Q底部流化: Q反吹流化=5:5:6:6。頂部的大充壓閥,只作為應(yīng)急充壓,當(dāng)工作罐出現(xiàn)問(wèn)題必須倒罐而備用罐壓力沒(méi)有達(dá)到要求時(shí),進(jìn)行應(yīng)急充壓。

邯寶煉鐵廠噴吹系統(tǒng)上錐部流化進(jìn)風(fēng)量Q(m3/h)與噴煤量M(t/h)的關(guān)系為:

Q = 0.03929M2+ 4.89286M + 68

由此可知,隨著高爐噴煤量的增加,噴吹罐的工作時(shí)間縮短,上錐部流化、下錐部流化、底部流化、反吹流化的流量必須加大。在滿足高爐需求的同時(shí),盡量使煤粉在噴吹罐內(nèi)充分流化。

(4)噴吹穩(wěn)壓過(guò)程控制工序。開(kāi)始噴吹時(shí),錐部流化閥、底部流化閥、反吹閥處于打開(kāi)狀態(tài),大放散、中放散均為關(guān)閉狀態(tài),小放散和穩(wěn)壓閥根據(jù)實(shí)際罐壓和設(shè)定罐壓的差值自動(dòng)調(diào)節(jié)。噴煤速率穩(wěn)定的前提條件是工作罐罐壓的穩(wěn)定,實(shí)際罐壓和設(shè)定罐壓的差值越小,越有利于煤粉準(zhǔn)確均勻的噴吹。但此時(shí)小放散閥和穩(wěn)壓閥就會(huì)頻繁開(kāi)關(guān),降低設(shè)備使用壽命,更換設(shè)備的同時(shí)也會(huì)影響噴煤速率的穩(wěn)定性。兼顧罐壓穩(wěn)定和設(shè)備使用壽命考慮,差值設(shè)定為0.006 MPa。當(dāng)實(shí)際罐壓高于設(shè)定罐壓0.006 MPa時(shí),小放散打開(kāi),待兩者相等時(shí),小放散關(guān)閉。當(dāng)實(shí)際罐壓低于設(shè)定罐壓0.006 MPa時(shí),穩(wěn)壓閥打開(kāi),待兩者相等時(shí),穩(wěn)壓閥關(guān)閉。

1.3  噴煤工藝參數(shù)的調(diào)整

(1)中壓壓縮空氣流量的調(diào)節(jié)。高爐通知送風(fēng),工長(zhǎng)及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)壓縮空氣手閥,主控壓縮空氣流量暫定為1200m3/h。保證管道混壓、分煤瓶壓一直高于熱風(fēng)壓力。隨著高爐熱風(fēng)壓力升高,逐加大壓縮空氣流量至1500 m3/h。此外,為保證高爐噴煤安全,設(shè)定連鎖程序,噴吹罐罐壓低于0.4MPA時(shí),給煤閥打不開(kāi)。分煤瓶壓力低于高爐熱風(fēng)壓0.08 MPa時(shí),出煤閥打不開(kāi)。

煤粉噴吹屬于氣固兩相輸送,中壓壓縮空氣流量的大小,對(duì)噴煤速率的穩(wěn)定非常重要。根據(jù)高噴煤量的不同,壓縮空氣流量也會(huì)不同。

(2)高爐大幅度減風(fēng)時(shí)噴煤工的操作。高爐爐況不順或遇有特殊情況時(shí),可能大幅度減風(fēng)。此時(shí)，噴煤量也會(huì)大幅度減少,甚至停煤。噴吹工應(yīng)急作是:罐壓調(diào)節(jié)打“手動(dòng)”。避免速率波動(dòng),手動(dòng)降低差壓。隨著高爐大幅度減煤,逐漸提高壓縮空氣流量。高爐停煤時(shí),壓縮空氣流量加到最大(1500m3/h),高爐送煤時(shí),壓縮空氣流量再逐漸減少，按上述規(guī)定操作。

(3)獨(dú)立罐壓的設(shè)定。高爐噴煤系統(tǒng)采用并罐無(wú)間隔噴吹模式,起初兩個(gè)噴吹罐共用一個(gè)罐壓設(shè)定,認(rèn)為兩個(gè)噴吹罐規(guī)格尺寸一樣,設(shè)定同樣的罐壓可以達(dá)到同樣的噴煤速率。在實(shí)際生產(chǎn)中,兩個(gè)噴吹罐的工作罐壓是不同的,倒罐時(shí)的速率波動(dòng)(10- 15 )/h,很難完成“無(wú)縫對(duì)接”。設(shè)定每個(gè)噴吹罐有自己獨(dú)立的罐壓系統(tǒng)的同時(shí),規(guī)定倒罐時(shí)個(gè)罐罐壓不能相差超過(guò)0. 1 MPa,超出時(shí)噴吹工需手動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)施后,倒罐的速率波動(dòng)幅度大幅降低，基本能夠控制在±5t/h以內(nèi)。

(4)增加噴吹罐小放散報(bào)警。噴吹系統(tǒng)中,新小放散和穩(wěn)壓閥根據(jù)實(shí)際罐壓和設(shè)定罐壓的差值自動(dòng)調(diào)節(jié)罐壓。實(shí)際罐壓高于設(shè)定罐壓0.006 MPa時(shí),小放散打開(kāi)。此時(shí),新小放散打不開(kāi),未及時(shí)卸壓會(huì)導(dǎo)致速率波動(dòng),甚至過(guò)濾器憋爆。增加報(bào)警程序,在小放散閥打不開(kāi)15s后報(bào)警,噴吹工手動(dòng)調(diào)節(jié)。此外,噴吹罐出現(xiàn)雙信號(hào)時(shí),及時(shí)復(fù)位。

2  生產(chǎn)效果

(1)噴煤準(zhǔn)確性。按設(shè)定噴煤量為20t/h比較,改進(jìn)前的噴煤量為20.94t/h,小時(shí)實(shí)際噴煤量與高爐需求煤量的偏差為20.94t/h;改進(jìn)后的噴煤量為20. 12t/h,小時(shí)實(shí)際噴煤量與高爐需求煤量的偏差僅0.121h。

(2)噴煤均勻性。改進(jìn)前的瞬時(shí)噴煤速率的極大值為36.44t/h,極小值為5.36t/h,即瞬時(shí)速率的極大值與設(shè)定速率的偏差為16.44t/h;改進(jìn)后的瞬時(shí)噴煤速率的極大值為24. 94 t/h,極小值為15.21 t/h,即瞬時(shí)速率的極大值與設(shè)定速率的偏差為4.94t/h。

3  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)噴煤設(shè)備的改造、噴煤過(guò)程控制工序的改進(jìn)和噴煤工藝參數(shù)的調(diào)整等,邯寶2座3200 m3高爐的噴煤穩(wěn)定性明顯提高:噴煤準(zhǔn)確性,即小時(shí)實(shí)際噴煤量與高爐需求煤量的偏差能夠控制在±0.5t/h以內(nèi);噴煤均勻性,即瞬時(shí)速率的極大值與設(shè)定速率的偏差能控制在±5t/h以內(nèi),為高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行創(chuàng)造了有利條件。