中惠普氮吹高炉喷煤系统相关技术的改进

中惠普对柳钢高炉喷煤技术创新，使其工艺技术、装备水平及 操作技能都上升到国内先进水平，为柳钢高炉各 项技术指标进入全国先进行列创造了条件，为降低生铁成本做出了贡献。

1 采用配煤技术
提高煤粉质量 无烟煤的挥发分低，可磨性和燃烧性不好， 但是含碳量高，发热值高，因此其煤焦置换比较 高。烟煤的燃烧性能比无烟煤的燃烧性能好，并 且煤的挥发分越高，其燃烧性能越好，成本比无 烟煤低，但是它的发热值低，爆炸性较强，对安 全条件要求比较严格。基于以上原因，单独喷吹 任何一种煤都不经济。
配煤是根据不同煤种 性能，将两种或两种以上的煤按一定比例混合起 来的过程。因此高炉喷煤大多采用混合配煤，既 满足技术要求，也兼顾了经济性。配煤技术 可以充分利用各种喷吹煤优点，扬长避短，可获 得最佳喷吹效果。目前柳钢主要喷吹煤种有 进口贫瘦煤、无烟煤和混合煤。进口贫瘦煤灰分 较低 ( 8. 0% ～ 11. 0% ) ， 无烟煤灰分较高 ( 12. 0% ～ 14. 5% ) ，混 合 煤 灰 分 为 10. 0% ～ 13. 0%。煤粉中的灰分会随物料完全进入炉渣 中，过高的灰分会大幅增加高炉的渣量，增大了 显热的损失，降低煤粉的置换比。灰分每提高 1% ，焦比提高 1. 5%。
一般情况下，要求喷 吹用煤的灰分比高炉焦炭低 2% 。进口贫瘦煤燃 烧性好，可磨性较好，灰分低，发热值高，应作 为主要煤种。柳钢长期采用 30% 国内贫瘦 煤 + 70% 无烟煤喷吹，由于国内贫瘦煤主要在湖 南一带采购，质量波动大，难磨、易堵枪，综合 喷吹效果不理想。公司根据市场情况，2017 年 9 月开始稳定进口贫瘦煤比例在 50% ，控制喷吹 煤灰分在 10. 5% 、挥发分在 12% ～ 16% ，通过 喷吹试验，发现喷吹效果特别好。

2 喷煤稳定性提高的措施
2. 1 喷煤系统的改造
( 1) 增加中部流化。喷吹罐内煤粉流化如 何，将对输送顺畅与否产生影响。通过上部冲压 方式，将煤粉压实，无法充分流化。现在中部增 加流化，使得煤粉得以充分疏松。中部流化 3 个 流化孔，位于距罐底高 2500mm 处，以三角形形 式环布一周; 每个中部流化孔分别由气动阀切断 阀和调节阀控制。
( 2) 管道盲管改造。喷煤罐给煤阀距离前 端汇聚的高炉喷煤管有较长的盲管，达 6m 左 右。在使用喷煤罐喷煤过程中，盲管容易堵塞， 送气不通，需要往喷煤罐内反拉，反拉过程会造 成倒灌时间长，高炉分配器压力波动大。在汇聚 前端增加气动阀，缩短盲管距离，并设置程序进 行控制，使新增的气动阀与原先的给煤阀进行连 锁，实现同时开关，防止煤粉堵塞管道，减少倒 罐时间，减少高炉压力波动。
( 3) 补气、补压阀 门 改 造。系 统 的 补 压、 补气调节阀运用的是电动调节阀，因此电气控制 部分具有制约作用。在使用过程中灵敏度差，设 定开关量与实际开关量偏差达 5% ，造成补气和 补压流量波动不稳定，将电动调节阀改成气动调 节阀后，设定开关量与实际开关量偏差仅为 1% ，补气和补压流量稳定，减少喷煤过程中的 速率波动。

2. 2 实现高炉喷煤自动控制
( 1) 喷煤量自动控制方案 采用 “定罐压调补气流量”方案，自动调 节实时喷煤率，以此保障罐压稳定性，并结合补气量对喷煤率进行调节。
结合补气调节阀开展闭环调节，实现喷煤率 的调节。依据设定和实际喷煤率偏差，通过 PID 控制方式加以调节，稳定喷煤率于设定范围内， 达成均匀喷煤的目标。因喷煤率很大程度上会受 补气调节阀开度的影响，且调节具备滞后性，在 多次试验后，可限制开度于 20% ～ 45% ，调节 幅度不得过大。此外，当实际值大于设定值时， 需调小补气调节阀; 当实际值小于设定值时，需 开大补气调节阀。因此，在对补气调节阀 PID 控 制参数进行设定时，需对反作用加以选择。

3 喷吹罐加热预热煤粉技术
通过设计增加喷吹罐蒸汽加热装置，对喷吹 罐煤粉进行蒸汽加热，保证喷吹罐煤粉温度一直 处于 70℃ 左右，促进煤粉在风口前气化热解， 减少了煤粉从室温加热到预热温度所需的热量和 时间，使煤粉燃烧区域前移。煤粉在高温下反应 速率更快，更有利于提高其燃烧率。同时减少流 化装置的板结现象，提高喷吹的均匀性，减少喷 吹压力波动。

3. 1 装置的设计方案
对蒸汽管路进行系统地分析，绘制出喷吹罐 改造前流程图，探讨方案的可行性。根据每个喷 吹罐的实际管路走向，设计蒸汽管的安装装置。 在每个喷吹罐下部 1. 5m 处用 Φ20mm 无缝钢管 缠绕喷吹罐外部，每圈间隔 16cm 左右，在每个 喷吹罐的进蒸汽处安装手动与气动阀门，同时在 蒸汽管末端安装疏水阀装置，自动排水。

3. 2 煤粉加热原理
蒸汽是一种具有高传热性能的传热导体，通 过密闭容器内工作介质来传递热量，其传热性能 类似于导体导电性能。其次，它具有传热能力 大，传热效率高的特点。

3. 3 实施步骤
( 1) 每个喷吹罐安装无缝钢管，进气处各 安装3个手动与气动阀门。
( 2) 进气与出气处安装软连接便于称重。
( 3) 在蒸汽总阀处安装阀门，便于设备出现故障关闭阀门检修。
( 4) 制作电脑控制程序，实现全自动开关阀门。

4 全氮气喷吹技术
北京中惠普氮气发生器制气氮气混合喷吹，空压机频繁加卸载，空压压力不稳定，造成空气补气量不稳定， 分配器压力产生波动。例如 1 号炉 B 分配器压 力在 0. 52 ～ 0. 62 MPa 范围波动，波动值超过了 0. 1 MPa，其波动幅度比较大。特别是换罐期间 分配器压力波动比较大，而首钢高炉喷煤分配器 压力波动值不超过 0. 03 MPa，分配器压力波动 会影响高炉风压的稳定性，风压波动会影响高炉操作的稳定性和煤气流分布的稳定。为了解决分 配器压力频繁波动的问题，2018 年 8 月技术人 员开始对高炉进行全氮喷吹实验。根据各喷吹系 统的实践情况，技术、安全和设备等管理人员进 行多次探讨、分析，制定详细的生产安全组织方 案，落实 好 安 全，首 先 在 2000m3 高 炉试验成功，然后逐步在全厂推广全氮气浓相喷吹。

5 结论
柳钢高炉喷煤采用配煤技术，提高了煤粉质 量，稳定进口贫瘦煤比例 50% ，控制喷吹煤灰 分 10. 5% 、挥发分 12% ～ 16% ，喷吹效果特别 好; 通过增加中部流化、管道盲管改造、补气、 补压阀门改造等喷煤系统的改造和自动控制喷煤 量提高了喷煤稳定性; 对喷吹罐加热预热煤粉， 有利于煤粉在风口前燃烧，减少流化装置的板结 现象，减少分配器压力波动，高炉堵枪次数明显减少，提高喷吹稳定性; 通过北京中惠普氮气发生器制气全氮气喷吹，氮气 经过减压阀后，氮气压力稳定，分配器压力趋于 稳定，减少喷煤介质中的水分，有利于煤粉输送 和燃烧，淘汰了空压机，减少人工成本和空压机 维修成本。